[发明专利]一种适用于多通道的快速功率检测与自动增益系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能天线领域中无线信号能量快速检测与自动增益控制方案，可以有效实现智能天线系统中接收信号能量快速检测与自动增益控制。

背景技术

在智能天线系统中，系统使用多个射频通道接收射频信号，在基带合成接收到的多通道信号。在用户多址方式上，智能天线系统通常使用时分多址方式分配用户时隙，由于不同用户与智能天线系统距离的差别很大，造成到达智能天线系统时功率差异很大，也就意味着智能天线系统在不同用户时隙之间的接收功率存在大幅度的跳变，如何实现多个通道下不同用户时隙的快速功率检测与自动增益控制是智能天线系统一个必须解决的重要问题。

目前智能天线系统中大都基于用户时隙进行系统业务分配，一般的无线帧时隙结构如图2所示，在时分帧结构设计时会在每个用户时隙预留前导区域发射固定的恒定功率信号用于接收信号能量检测和自动增益控制，但是为了尽可能降低开销，时隙前导部分通常时间很短，有时只有1微秒左右。在物理层处理时，每个时隙下的业务分配无法准确得知，两个用户时隙之间可能出现很大幅度的功率跳变，此时需要一种快速无线信号检测装置与自动增益控制方案，以便在时隙前导的很短时间内检测无线信号能量，对接收无线信号快速实施AGC。

现有的AGC方法是通过检测数据AD(即图2中AD1～ADN)信号能量估算天线口处信号功率，这种AGC方法一般是通过记忆一个用户的上一时隙的AGC值，在上一时隙的基础上通过检测天线口信号功率调节增益值。这种方法虽然能够实现多个通道下不同用户时隙的快速功率检测与自动增益控制，但是还存在缺点：需要明确得知用户的时隙分配，但在一些场合下用户的时隙分配对物理层是不可知的，这个时候该AGC方法就无法使用。

例如专利号为CN201410477428-一种基于FPGA的超短波电台数字AGC控制系统和方法，它通过检波器检测出的中频场强指示信号IF_RSSI为模拟信号，由A/D转换器将此模拟信号转换成数字信号，并送入FPGA。FPGA采用滑动窗滤波的算法进行信号处理，获得中频信号的平均值，FPGA根据该中频场强指示信号IF_RSSI进行判断，通过RFAGC、IFAGC1和IFAGC2信号线来控制数控衰减器I、数控衰减器II，通过SPI接口控制可变增益放大器，实现中频信号的输出恒定。

该现有技术的缺点如下：

(1)只适用于单个射频通道的AGC控制，无法实现智能天线中多个射频通道的能量检测与功率估计；

(2)信号检测与控制速度慢。由于检测AD速度只有1.25Mbps，无法实现快速功率检测与自动增益控制。尤其是要求功率检测和控制时间在1us以内应用场合。

(3)未实现同步检测与控制。AGC控制如果不能和用户时隙对齐，则可能破坏用户时隙数据，造成传输误码。

发明内容

为了解决背景技术所存在的技术问题，本发明提供一种适用于多通道的快速功率检测与自动增益系统及方法，本发明能够实现多个通道下时分用户的快速功率检测与自动增益控制，从而防止接收AD饱和，达到信号最佳接收的目的。

本发明的技术解决方案：

一种适用于多通道的快速功率检测与自动增益系统，其特殊之处在于：包括N个天线、N路射频衰减器、检波分路、信号处理分路、帧定时模块以及AGC模块，

所述检波分路包括依次连接的合路器、检波器和检波AD电路，所述信号处理分路包括依次连接的混频器与放大器、N路中频衰减器和N路AD；

每路射频衰减器的输入端分别接收N个天线接收到的空间无线信号，经过每路射频衰减器后的信号分成两路，一路经过检波分路后进入AGC模块，另一路进入信号处理分路；

所述帧定时模块向AGC模块提供时隙头指示信号，所述AGC模块预存有射频链路预算表和检波器的器件特性曲线；

所述AGC模块包括时隙头检测模块、电压检测模块、采集计数与平均电压计算模块、功率查询模块、单天线功率计算模块以及AGC策略实施模块，

所述时隙头检测模块用于检测帧定时模块提供的时隙头指示信号，并触发电压检测模块开始电压采集；

所述电压检测模块在时隙头检测模块的触发下，进行电压检测；

所述采集计数与平均电压计算模块用于记录电压的采集次数，并根据电压检测模块采集的电压计算电压平均值；

所述功率查询模块用于根据电压平均值在预存的检波器的器件特性曲线中查询对应的功率值P，即为天线的总功率；

所述单天线功率计算模块根据天线的总功率计算单个天线上的功率；