【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，具体涉及一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法。
技术介绍
1、随着汽车工业的迅速发展，汽车智能化水平日益提高，人车互动在其中的重要性不言而喻。在2021年7月，车联网联盟（car connectivity consortium，ccc）宣布将超宽带通信技术（ultra-wideband，uwb）作为最新的第三代数字车钥匙的核心技术，以满足在人车互动领域对同时具有超低功耗、高精度定位以及较低成本的短距离无线通信芯片的需求。
2、超宽带通信技术uwb是一种无线通信技术，它使用非常大的频谱范围来传输数据。与传统的无线通信技术（如wifi、蓝牙、zigbee等）相比，新的hrp（high rate pulserepetition frequency，高速率脉冲重复频率）-uwb技术实际上已不是传统的跳时ir-uwb，而是通过单个symbol中的多个chip单元序列共同形成一个脉冲burst，通过保持平均脉冲率不变，使得平均功率谱密度不变。uwb可以利用更广泛的频谱范围，通过以极短的脉冲或波形传输数据；该技术允许高速数据传输，同时能够在低能耗、抗干扰和高精度定位方面表现出色。
3、ieee 802.15.4a是ieee 802.15.4协议的一个修订版本，它引入了新的物理层选择，以支持更高的数据速率，扩展范围，改进的抗干扰性能，以及基于距离信息的设备在低速率无线个人区域网络中的新应用，ieee 802.15.4a标准是第一个指定无线物理层以实现精确测距的国际标准。
4、根
5、在ieee 802.15.4a中规定的同步前导shr分为两个部分，包括占shr总长度绝大部分的同步头sync部分，以及用于分隔shr和phr的分隔符sfd。对sync部分而言，依据ieee802.15.4a协议规定，可采用24种不同的序列，其中1~8号序列长度为31，9~24号序列长度为127。
6、在以ieee 802.15.4a协议规定的数据部分比特率在110kb/s进行通信时，依照协议应选取长度为31的同步序列；且在此数据速率下进行通信时，数据部分的每个symbol内平均包含脉冲burst的数量为128，与此同时shr部分的对应该值为496。因此，前导部分的脉冲重复频率典型值（mean pulse repetition frequency，mprf）为16.10mhz，与之对应的phr以及payload部分的mprf为3.90mhz。更高的mprf代表更高的传输速率，这就意味着在同等长度的时间窗口内，截取的shr段落要比phr和payload段落包含更多的有效脉冲burst。
7、自动增益控制模块（automatic gain control，agc）处于接收机的最前端，接收机的性能对数据帧检测和数据解析产生直接影响。在传统设计下的agc模块工作原理为：将射频rf（radio frequency）接收到的信号经过降频处理送入数字基带后，首先进入agc模块，在agc模块中对接收信号进行固定长度窗口的采样，再对每组窗口内的信号进行计算得到表征当前信号强度的反馈值，将反馈值送入模拟系统中的可变增益放大器（variable gainamplifier，vga），以此来实时调节信号大小。传统结构的agc处理流程见图2。
8、针对传统的agc处理模式存在以下问题：
9、1.传统agc在对信号强度的表征值进行计算时，用来和输入信号进行比较的阈值为固定值，难以应对实际通信环境中复杂多变的信道；
10、2.对于uwb芯片而言，存在上述模式下同步前导shr和数据payload速率差异较大的问题，在此种情况下采用固定窗口长度的agc难以同时达到快速收敛和平滑的幅度调整。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，在信号进入agc模块之后，在同步和解码过程中使用不同窗长的agc对输入信号进行处理，在完成shr的阈值迭代调整信号后，在phr和payload阶段继续进行阈值更新来精确调整基带信号，从而对实际使用的增益进行精确调节，既能让在每次agc取得数据中包含的有效脉冲数量相近，又能实现让幅度调节曲线变得平滑，进而提高hrp-uwb系统在复杂信道环境中的鲁棒性。
2、本专利技术所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1、初始化agc模块，在同步阶段，根据shr字段的有效脉冲密度，采用窗口长度短的高频agc进行shr同步，同时根据基带的同步模块反馈判断shr同步是否完成；
4、步骤2、agc模块对每个窗口内接收到的信号进行能量累加计算；
5、步骤3、将累加能量值作为当前信号的强度表征，根据信号强弱调整用于比较计算表征值的阈值，进而对实际使用的增益进行调节，直至shr同步检测完成；
6、步骤4、shr同步检测完成后锁定增益，同时在phr和payload阶段采用窗口长度长的低频agc，对每个窗口内接收到的信号进行信号强度表征值计算，并根据信号强弱调整用于比较计算表征值的阈值，进而对基带信号的数据部分进行精调。
7、进一步的，步骤1中在shr阶段使用短窗口的高频agc具体为：
8、初始化agc基础参数，设定前导阶段高频agc的窗长，以及在此窗长下信号的理论最大能量，基于理论最大能量设置模数转换的比较阈值，小于。
9、进一步的，步骤2中，每个窗口内的能量值为：
10、，
11、其中，为窗口长度，i为实信号，q为虚信号， k是求和变量，j为虚信号的虚数单位。
12、进一步的，步骤3中，设比较阈值为t，其最大值为一个窗口内的理论最大能量，最小值取决于当前通信环境下的噪声强度，实际取用值为仿真和测试得到的经验值；
13、若的值处于和之间，说明当前增益与信噪比匹配好，将赋给作为下一个窗口ad的比较阈值，且不需要改变当前增益；
14、若的值处于和之外，说明仅调节比较阈值不能满足当前的信噪比要求；若的值小于，说明当前增益过小，信号幅度不足以通过最小阈值，应加大增益，反之则说明当前增益过大，有部分噪声也通过了比较阈值，需要减小增益。
15、进一步的，步骤4中，由于在phr和payload阶段，数据格式并不像shr阶段是固定的重复字段，所以并不能直接确定每个窗口内的最大理论能量，本专利技术通过长短窗口agc切换解决这个问题；在数据阶段mprf降低，同时agc窗口等比例变长，此时数据阶段一个窗口内的能量最大值可以近似视为与shr阶段相等，因此对于比较阈值t的范围规定沿用shr阶段设定的值即可，不需要单独计算，只需要根据信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤1中在SHR阶段使用短窗口的高频AGC具体为：
3.根据权利要求2所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤2中，每个窗口内的能量值为：
4.根据权利要求3所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤3中，设比较阈值为T，其最大值为一个窗口内的理论最大能量，最小值取决于当前通信环境下的噪声强度，实际取用值为仿真和测试得到的经验值；
5.根据权利要求3所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤4中，在PHR和payload阶段切换至低频AGC，AGC窗口等比例变长，此时数据阶段一个窗口内的能量最大值近似视为与SHR阶段相等，因此对于比较阈值T的范围规定沿用SHR阶段设定的值，根据信号能量继续迭代。
【技术特征摘要】
1.一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤1中在shr阶段使用短窗口的高频agc具体为：
3.根据权利要求2所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤2中，每个窗口内的能量值为：
4.根据权利要求3所述的一种用于超宽带芯片基带的自动增益控制方法，其特征在于，步骤3...
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