1、摘要摘要当今，移动通信正处于向第四代通信系统发展的阶段，OFDM技术作为第四代数字移动通信(4G)系统的关键技术之一，被包括LTE在内的众多准4G协议所采用。IDFTDFT作为OFDM系统中的关键功能模块，其精度对基带解调性能产生着重大的影响，尤其对LTE上行所采用的SC FDMA更是如此。为了使定点化IDFTDFT达到较好的性能，本文采用数字自动增益控制(DAGc)技术，以解决过大输入信号动态范围所造成的IDFTDFT输出信噪比(SNR)恶化问题。首先，本文简单介绍了较为成熟的AAGC(模拟AGC)技术，并重点关注近年来为了改善其性能而兴起的数字化AGC技术，它们主要用于压缩ADC输入动态范
2、围以防止其饱和。针对基带处理中具有累加特性的定点化IDFTDFT技术，进一步分析了从GC技术和基带DAGC在实施对象，实现方法等上的异同点，指出了基带DAGC的必要性。其次，根据LTE协议，搭建了从调制到解调的基带PUSCH处理链路，并针对基于DFT的信道估计方法的缺点，使用简单的两点替换实现了优化，通过高斯信道下的M蜘，AB仿真，证明其可以达到理想效果。仿真结果还表明，在不考虑同步问题的高斯信道下，本文所搭建的基带处理链路，采用64QAM进行调制，也能达到在SNR高于17dB时，硬判译码结果为极低误码率(BER)的效果。再次，在所搭建链路的基础上，通过理论分析和MATLAB仿真，证明了包括时
3、域和频域DAGC在内的基带DAGC具有稳定接收链路解调性能的作用。同时，通过对几种DAG-C算法的比较后，得到的一套适用于实现的基带DAGC算法，可以使IDFTDFT的输出SNR处于最佳范围，从而满足LTE系统基带解调的要求。针对时域和频域DAGC的差异，分别选定移位和加法，以及查表的方式进行基带DAGC算法的实现。最后，本文对选定的基带DAGC算法进行了FPGA设计，仿真、综合和上板结果说明，时域和频域DAGC实现方法占用资源较少，容易进行集成，能够达到的最高工作频率较高，完全满足基带处理的速率要求，可以流水处理每一个IQ数据，使之满足基带解调性能。关键词：长期演进，正交频分复用，数字自动增
4、益控制，FPGA实现IAbstractAbstractMobile communication is developing to the fourthgeneration communicationsystem today,and aS the key technology of the fourthgeneration digital mobilecommunication(4G)system，OFDM is adopted by many quasi-4G protocol，includingLTEAs the key functional modules in the OFDM syst
5、em，the accuracy of IDFTDFThas a significant impact on the accuracy of the baseband demodulation performance，especially of the LTE uplink which adopts SCFDMAIn order to achieve a betterperformance of fixedpoint IDFTDFT,this paper uses digital AGC(DAGC)technologyto solve the output signal to noise rat
6、io(SNR)degradation of the IDFTDFT,which iscaused by the large dynamic range of the input signalFirst of all，this paper introduces the mature AAGC(Analog AGC)technology,andfocuses on the digital AGC technology to improve its performance，which arose inrecent years，that are both mainly used for compres
7、sing the dynamic range of ADCinput to prevent its saturationAiming at the fixed-point IDFTDFT technology withcumulative characteristic in baseband processing，the paper further analysises thesimilarities and differences of the implementation object and method between theAAGC technology and the baseba
8、nd DAGC，then points out the important of thebaseband DAGCSecondly,a baseband PUSCH processing uplink from modulation to demodulationis built up under LTE protocol，and according to the disadvantage of DFT-based channelestimation method，the use of easy implementation which adopts two pointsreplacement
9、 achieves optimization，it carl achieve the desired effect under Gaussianchannel by MATLAB simulation Without taking synchronization problem intoaccount,the simulation results also show that，the baseband processing link in this papercan achieve very low bit error ratio(BER)at SNR higher than 1 7dB，wh
10、ich adopts64QAM modulation under the Gaussian channel、dtll hard decision decodingThirdly,basing on the link built，the paper proves the baseband DAGC，whichcontains the time and frequency domain DAGC，can ke印the stabilization of receiverSdemodulation performance by theoretical analysis and MATLAB simul
11、ationAt theITAbstractsame time，after comparing several DAGC algorithms，a set of baseband DAGCalgorithm for implement，which makes IDFTDFT omput SNR into the optimum range，is selected to meet the needs of LTE baseband demodulation system requirementsAccording to the differences between the time and fr
12、equency domain DAGC，shift andaddition，as well as look-up table al e selected separately for the implementation ofbaseband DAGC algorithmFinally,this selected baseband DAGC algorithm is used for FPGA design，theresults of simulation and synthesis，as well aS the implementation on demo boald allshow tha
13、t，the implementation methods of time and frequency domain DAGC occupyfew resources，they can be integrated easily,Can achieve a hi曲maximum operatingfrequency,which meets the baseband processing rate requirement completely,and calldeal with every IQ data by pipelining，SO as to meet the requirement of
14、basebanddemodulation performanceKey words：Long Term Evolution(LTE)，Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)，Digital Automatic Gain Control(DAGC)，FPGA implememIII第一章引言11 LTE系统简介第一章引言111移动通信发展概况和系统简介现代移动通信自发源至今，已经经历了100多年历史，共三代移动通信系统。第一代模拟移动通信系统，建立在FDMA(Frequency Division MultipleAccess)和蜂窝频率复
15、用理论基础上。第二代数字移动通信系统，采用TDMA(Time DivisionMultiple Access)和CDMA(Code Division Multiple Access)的数字调制方式。提高了系统容量，改善了系统性能，其中，基于TDMA的GSM(Global System forMobile Communications)是目前世界上应用最广泛的蜂窝移动通信网络。随着人们对通信业务范围和业务速率要求的不断提高，由卫星移动通信网和地面移动通信网组成的第三代数字移动通信(3G)系统，将形成一个全球无缝覆盖的立体通信网络，支持快速移动环境，提供语音、数据和多媒体等多种业务，基本实现个人通
16、信要求，其标准由ITU(Intemational Telecommunications Union)先后确立的欧洲WCDMA，美国cdma2000和中国TDSCDMA，以及WiMAX组成。未来的移动通信系统，或称之为4G系统，是能够解决3G系统不足的下一代系统，但根据3GPP的计划，大概要到2015年左右才能实现商用。为了适应未来需求，并保持其竞争地位，3GPP于2004年底启动了LTE(Long Term Evolution)技术标准化工作，它是目前具有某些第四代数字移动通信技术特征的“准4G技术之一。当前主流3G系统的演进如下图11所示，目的都是向4G演进：GPRS(GeneralPack
17、et I己adiO Service)和EDGE(Enhanced Data rate for GSM Evolution)是GSM的增强型，可以看作25G：HSPA(High Speed PacketAccess)先后有HSDPA(下行增强)和HSUPA(上行增强)，都是基于WCDMA的增强型；cdma2000 lx EV先后有cdma2000 lx EV-DO(3G标准之)和cdma2000 Ix EV-DV，都是基于cdma2000 lx的增强型；3GPP2 AIE(Air Interface Evolution)分为两个阶段，第一阶段的代表标准是cdma2000 lx EV-DO Rev
18、,B，第二阶段则完成了cdma2000 lx系列和UMB(超移动宽带)的结合；WiMAX主要包括固定接入的8021 6d和移电子科技大学硕士学位论文动接入的80216e两个空口接1：3标准；80216m作为80216e的演进版本，希望兼容WiMAX，并明确指出它将以满足4G需求为目标；而由我国提出的TDSCDMA则被3GPP所接受，意味着TDSCDMA系统可以平滑地向LTE演进。，多图11主要移动通信系统演进示意图下图1-2显示了一个数字通信系统的功能性框图和基本组成部分【1】，说明如下：输出信号图12数字通信系统的基本组成部分1、信源：可以是模拟信号，如音频、视频信号，或数字信号，如电传机输
19、出；2、信源编码器：将模拟或数字信源的输出有效地变换成二进制数字序列的处理过程，应尽可能短以避免冗余；3、信道编码器：在二进制信息序列中以受控的方式引入一些冗余，以便于在接收机中用来克服信号在信道中传输时所遭受的噪声和干扰的影响；4、数字调制器：将二进制信息序列映射成信号波形：5、信道：发送信号在此随机受到各种可能的恶化：6、数字解调器：对受到信道恶化的发送波形进行处理，并将该波形还原成一个数的序列，该序列表示发送数据符号的估计值；7、信道译码器：根据所用码的相关知识及接收数据所含冗余度重构初始信息序列；8、输出变换器：需要模拟输出时，根据所用信源编码方法的相关知识重构由信源发出的原始信号。2
20、第一章引言一般说来，解调器和译码器工作性能好坏的一个度量是译码序列中发生差错的频度，更准确地说，在译码器输出端的平均比特错误概率是解调器译码器组合性能的一个度量。112 LTE技术产生背景伴随GSM等移动网络在过去的二十年中的广泛普及，全球语音通信业务获得了巨大的成功。同时，个人通信的迅猛发展极大地促使了个人通信设备的微型化和多样化，结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务的能力，极大地满足了个人通信和娱乐的需求。另外，尽量利用网络来提供计算和存储能力，再通过低成本的宽带无线传送到终端，有利于个人通信娱乐设备的微型化和普及。针对上述业务需求，GSM网络演进到GPRSED
21、GE网络，再到WCDMAHSPA网络，以提供更多样化的通信和娱乐业务，并且降低无线数据网络的运营成本，已成为GSM移动运营商的必经之路。但这也仅仅是往宽带无线技术演进的一个开始。WCDMAHSPA与GPRSEDGE相比，虽然性能大大提高，但是，在专利问题上处处受到制肘，满足用户需求等领域仍然存在很多局限，以及来自WiMAX等阵营的巨大竞争，迫使3GPP启动LTE项目，以实现移动通信和BWA(宽带无线接入)技术的融合，同时应对以上问题。为以CDMA为核心的3G系统标准化提供了理论基础后，学术和理论研究界已经为新一代无线通信技术积累了十几年，到21世纪最初几年为止，OFDM、MIMO(Multip
22、le Input Multiple Output)、调度、反馈等技术领域的研究成熟度已经基本可以支撑标准化和产品开发的需要，研发基于OFDM和MIMO技术的新一代无线通信系统的时机已经成熟，用以填补3G系统和4G系统之间存在的巨大技术差距。113 LTE系统概述从TR 25913中定义的LTE系统的目标【2】我们可以了解到其性能，简述如下：1、要显著提升峰值数据率，如20M下行达到100Mbps，上行达到50Mbps：2、要增加边缘小区的比特率；3、要显著提高频谱利用率，达到R6的24倍；4、用户面延迟单向小于5ms；3电子科技大学硕士学位论文5、显著降低控制面延迟，如从驻留状态转换到激活状态
23、的时延小于lOOms：6、带宽可配，需要支持14M、3M、5M、10M、15M、20Mtai；7、能够与现有的3G系统和非3GPP系统共存；8、进一步增强MBMS(多媒体广播组播业务)；9、削减CAPEX(建设成本)和包括装卸(backhauI)在内的OPEX(维护成本)；10、降低建网成本，实现从R6的低成本演进：1 1、合理的系统和终端复杂度、成本和功耗；12、支持增强的IMS(IP多媒体子系统)和核心网(core network)；13、要有高度的向前兼容力，但需要慎重考虑性能与增强兼容性之间的平衡；14、有效支持各种服务，采用PS(分组)域实现，如使用VolP(Voice over I
24、P)；15、需优化系统支持低速移动，同时也要支持高速移动；16、支持成对和非成对频谱中的部署；17、支持简单的邻频共存。可见，LTE系统是一个高数据率、低时延和基于全分组的移动通信系统，在向4G迈进的过程中有着较强的竞争力。LTE系统有着从GSM到WCDMA而来的明确演迸路线，但其物理层(层1)的传输技术，层2和层3的空中接口协议(AirInterface Protoc01)，以及网络结构都发生了革命性的变化，因此，与其说LTE是3G系统的演进，不如说是一种革命。LTE系统物理层下行所采用的是OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access)
25、，上行采用SCFDMA(Single Carrier Frequency Division MultipleAccess)以实现低PAPR(Peak toAverage Power Ratio)，这两种技术都能够较好地支持频率选择性调度【训。为了满足LTE在高速率和高系统容量方面的需求，LTE系统支持下行MIMO技术，包括空间复用、波束赋形以及传输分集，基本天线配置为2T2R，支持上行MIMO技术，包括空间复用和传输分集，基本天线配置为1T2Rt51。LTE支持的调制技术【41分信道各异，SCH(共享信道，包括物理下行共享信道PDSCH和物理上行共享信道PUSCH)和PMCH(物理多播信道)采
26、用QPSK、1 6QAM和64QAM调制，PBCH(物理广播信道)、PCFICH(物理控制格式指示信道)和PDCCH(物理下行控制信道)采用QPSK调制，PUCCH(物理上行控制信道)采用BPSK和QPSK调制，PHICH(物理HARQ指示信道)采用BPSK调制，PSCH(主同步信道)、SSCH(辅同步信道)、PRACH(物理随机接入信道)4第一章引言以及控制信道和共享信道中的RS(Reference Sigr脚)采用序列设计，不采用传统的调制方式。编解码，演进型多媒体技术，小区干扰抑制技术，自适应技术，L讯Q技术，功率控制技术，小区搜索技术，上行随机接入技术，以及空口协议和分组调度等可以参见
27、参考文献5】，由于本文工作不涉及，这里不再描述。另外，与本文研究相关的上行信道估计、均衡和解调等将在第三章进行论述。1。2AGC技术发展概况AGC(Automatic Gain Contr01)技术是一种在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化的自动控制电路，被广泛运用于如下所提及的各类领域中：医学器械领域，如助听器【6】【7】和心电图检测工程流量控制领域，如气体流量控制【明和水利流量控制【10l；通剧11J【12】和雷达领域【131，用于接收机部分。通信界将其作为一种有效改善ADC动态范围的技术114】，在未来无线通信领域中扮演着越来越重要的角色。在通信系统
28、接收机中，由于受发射功率大小、收发距离远近、电波传播衰落等各种因素影响，接收机所接收的信号强弱变化范围很大，信号强度的变化可以从几微伏至几毫伏，相差几十分贝，于是，必须保证ADC有足够的动态范围和精度来处理剧烈变化的信号。如果接收机增益不变，则信号太强时会造成接收机的饱和或阻塞，甚至使接收机损坏，而信号太弱时又可能被丢失。因此，在接收弱信号时，希望接收机有很高的增益，而在接收强信号时，接收机的增益应较低。这种要求靠人工增益控制来实现是困难的，必须采用自动增益控制，使接收机的增益随输入信号强弱而自动变化。目前的AGC技术主要是用于调整ADC输入信号的动态范围，使ADC工作在较适合的工作区间。由于
29、近年来数字信号处理的相关研究表明，数字电路较模拟电路有以下优势：1、灵活性。可以改变软件来实现参数变化；2、精度可估计，而模拟电路的不定；3、可靠性和可重复性：模拟电路易受温度、湿度、噪声和电磁场等的影响，而数字电路受环境因素影响较小；4、可集成性：数字电路体积小、功能强、功耗小、使用方便，性价比较高；5、可升级性：数字电路可以通过安装不同软件来对应多种不同的功能，而模5电子科技大学硕士学位论文拟电路一般只对应一种功能。因此，AGC技术的控制逐渐由原来的模拟域向数字域转换，主要采用数字域进行调整量的估计，反馈回模拟域控制调整的方式，其具体内容将在第二章进行详细的总结。13本文的研究工作和主要贡
30、献本文的工作主要分为三个部分，分别是现有理论的介绍，本文关注理论的提出、分析、推导和仿真，以及所选算法的FPGA实现，下面分章进行说明：第二章首先介绍了作为AGC技术理论基础的传统AAGC(Analog AutomaticGain Contr01)技术，该技术用于接收机的ADC之前，因此涉及对模拟域器件的控制，是其重难点之一；接着以近年来兴起的数字化AGC技术为对象，重点分析了数字域计算控制量对模拟域进行调整的各种算法，总结出目前运用较为普及的实现方法，即采用快慢环相结合的方式，快环采用定步长处理超出上下限的大波动情况，慢环采用一步到位处理小波动情况，而功率检测方式、增益调整器件和相邻检测时间
31、间隔等则需要根据具体情况进行设定；然后在AAGC技术的基础上，提出了基带DAGC(DigitalAutomatic Gain Contr01)的相关理论，指出其必要性主要是因为中射频未进行均衡，而对于采用了OFDM技术的通信系统来说，为了避免引入ICI(Inter Cartier Interference)，往往需要补偿AAGC之后的数据增益，以保证至少一个OFDM符号内的增益一致，这样便恢复了输入信号原有的动态范围，因此，基带定点化处理同样面临着较大输入信号动态范围的问题，需要针对单位数据进行DAGC处理，将数据的有效位宽控制在一定的量级上，以保证基带处理的精度；最后描述了在LTE系统上行基
32、带处理中，与基带DAOC关系最为密切的定点化DFT的相关内容，进行了相关误差分析，作为后续仿真的理论依据。第三章首先在现有的信道估计、均衡和解调算法中，选择了性能较好、实现复杂度较低的算法，搭建了LTE系统PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)基带处理部分从数字调制器到数字解调器，再硬判译码的MATLAB浮点和定点仿真链路。所选用的信道估计算法基于DFT，当采用Hamming窗进行时域滤波时，变换回频域所得到的最边上两点的信道估计终值存在恶化现象，针对这一情况，本文采用了边界两点替换，从而降低了恶化影响，使得在高斯信道下采用QPSK、16QAM、64QAM进
33、行调制时，硬判译码的BER达到极低值的临界SNR分别为3dB、10dB和17dB；接着通过理论推导和LTE系统PUSCH基带处理链路分析，6第一章引言论述了DAC,-C技术的重要性，给出了链路中应当运用它的几个位置，并分别计算了相应的调整量，基于现有AAGC算法，列出了几种适用于实现的DAGC算法；最后，通过MATLAB仿真，验证了理论推导的正确性和基带DAGC的必要性，结果说明，本文为了实现而简化的DAGC算法能够较好地稳定解调性能，而采用平均绝对值和平均功率作为功率检测方式时的效果几乎相同，但前者却更利于实现，因此将其作为后续FPGA实现的算法。第四章主要基于一些FPGA设计思想，分别进行
34、了时域和频域DAGC功能模块的FPGA设计和仿真。两者的区别主要在于，对时域DAGC来说，由于统计点数为2的整数次幂，可以采用移位的方式进行平均；对于频域DAC-C，由于统计点数为12的整数倍，且最小和最大点数达100倍的关系，各种简化方式结果都不佳，因此选用查表得乘数后进行乘法的方式进行平均，采用该方式时主要需要注意，在位宽一定的前提下，尽量增加乘数的定点化位宽，并尽可能将所有必要的运算体现于预存的乘数上，以减少操作步骤。仿真结果说明该设计能够稳定地处理数据，使其保持较优的有效位宽，以符合解调要求；综合结果说明两者占用的资源均较少，但可以达到的最高工作频率较高，因此方便集成于基带处理芯片中，
35、且完全满足基带处理速率要求；上板结果则进一步验证了设计的正确性。当今国内外关于AGC技术的学术研究，主要是用于中射频处理，针对ADC的，即通常所说的AAGC技术。然而，由于LTE系统这类多子载波系统自身的特性，必须考虑基带DAGC问题，加上所选取关键算法的特性，以及因为定点化引入的误差，基带DAGC对基带处理性能的改善不容忽视。本文在总结现有AAGC技术理论后，分析了它和DAGC技术在作用和实现方法上的区别，提出了DAGC技术用于基带处理的相关理论，搭建并优化了LTE系统的PUSCH处理链路，通过理论分析指出了在LTE系统基带处理中应当运用DAGC技术，以稳定链路处理性能，用MATLAB仿真证
36、明了理论分析的正确性，同时选择出了较优的DAGC算法，作为FPGA实现算法，分别进行了时域和频域DAGC功能模块的FPGA设计和仿真，最终，得到了一套适用于LTE系统PUSCH基带处理的DAGC技术实现方案。如今，类似LTE系统的多子载波系统在未来通信业的优势越来越明显，然而适用于该类系统的基带DAGC技术尚未统一，其硬件实现的稳定性和响应速度，以及如何占用更少的资源始终是该技术的焦点所在，因此，本文以LTE上行共享信道为例，研究了易于用FPGA实现的时域DAGC和频域DAGC相关算法，力求达到性能、资源和速度的统一。7屯子科技大学硕士学位论文21引言第二章AGC与DFT原理信号动态范围可以分
37、为同时动态范围和非同时动态范围：前者是以频分或码分方式，同时存在于接收机中的最大信号和最小信号之比，无法靠AGC技术进行压缩，只能容纳；后者是接收信号功率随时间起伏变化，其最大信号和最小信号的功率之比，可以使用AGC技术压缩，是本文的研究对象。对传统纯模拟域AAGC技术的研究已经有较长历史，近年来开始转向对数字化的AGC技术，特别是对数字化控制AAGC技术的研究，即在数字域通过计算得到控制量，再通过反馈，用该控制量实现模拟域的自动增益控制，与传统AAC,-C技术相比，这种方法具有快速、精确、硬件面积小、成本低、方便集成等优点。因此，本章将先针对传统AAGC技术，描述AAGC技术的分类和性能指标
38、等，再基于数字化控制的AAGC技术，论述AAGC技术的实现方法，作为最后分析基带DAGC的理论基础。另外，由于在多子载波系统中运用了定点化DFT(IDFT类似)，其求和本质可能造成定点IQ数据幅值骤增，是基带DAGC需要考虑的主要对象，因此，定点化DFT技术的原理和实现，以及相关误差分析则是本章的第二部分内容。22 AGC技术概论221 AGC技术简介AGC系统被广泛运用于各类接收机中，这是因为接收机的终端设备一般只能处理幅度变化不大的信号，信号过强过弱或忽大忽小都会使终端设备失效。但实际上接收机输入端的信号强度一般存在很大的变化和起伏，主要由以下三点造成：1、电波在空间传播中有明显的衰落现象
39、，如快衰落(包括空间、频率、时间选择性衰落)；2、接收机与辐射源之间的距离可以有很大变化，如不同用户的远近效应；3、其它干扰因素，如调制(即调制符号的峰谷比)、RAMP、多载波叠加等。8第二章AGC与DFT原理AGC系统的基本作用是压缩输入信号的动态范围，使其幅度保持不变或者只有很小的变化，因此能有效地防止接收机饱和或过载，特别在雷达接收机中【l 51，还能够与目标距离无关地从回波信号中提取角误差信号，从而为清晰、正确地观测和跟踪目标创造了必要的前提条件。快衰落和远近效应引起的信号波动是有害波动，而调制、I乙6山口、多载波叠加引起的信号波动却是有用波动，因此对AGC系统提出了进一步要求，即保留
40、有用波动的前提下抑制有害波动，并使其输出电压的平均幅度不变。由于AACrC技术和DAGC技术在调整对象、调整目的，以及设计方法方面都有较大差异，下面先给出已有的AAGC技术相关原理，再在AAG-C技术基础上阐述DAGC技术原理。222传统AAGC技术从总体上讲，AAGC系统【l 5】可以分为开环AAGC系统和闭环AAGC系统，另外还有一些更复杂的结构这里不再描述：开环AAGC系统不存在输出电压对输入端的反馈，有时称为无反馈AAGC系统或前向AAGC系统。对数放大器就是这类AAGC系统的典型代表，其输出信号幅度与输入信号幅度成对数函数关系，动态范围宽广、瞬时响应、电路简单，而另一种经典的开环AA
41、GC系统，如下图21所示，此系统的优点是在输入信号幅度发生很大变化时，仍能精确做到输出幅度不变，缺点是惯性大、动作迟缓、对系统参数的变化敏感，因此该系统应用有限。图2-1经典开环AAGC系统方框图闭环AAGC系统有时称为有反馈AAGC系统，因为反馈作用代表输出电压对输入端的影响，是一种反向作用，故又称作反向AAGC系统。能以一定的准确度保持接收机的输出电压幅度不变，并且对系统参数的变化不敏感，同时可以具有适中的快速响应，其分类方式有以下四种：9电子科技大学硕士学位论文l、根据作用信号的性质，分为连续作用系统和脉冲作用系统。后者特点在于反馈电路中有脉冲检波器存在；2、分为延迟型和无延迟型。前者只
42、有当信号幅度超过某一最小电平之后才发生增益调节作用，为此，在反馈电路中需引进相应的动作门限电平，常称为延迟电压。后者不存在门限效应，对任何电平的信号均发生增益调节作用：3、按反馈电路中有无放大器，分为放大式和非放大式。前者放大器在检波器之前为交流放大，在之后为直流放大，脉冲AAGC系统一般采用放大式；4、连续AAGC系统中可按照获得控制电压所用的检波方式，分为共用检波器系统和独用检波器系统。率毽隧弭耍疆一洲。， l一一一弋；ii一一一一一一一一。 I图2-2闭环AAGC系统方框图任何闭环AAGC系统的方框图都可以化为上图22所示形式。其中，受控放大器可以由高频、中频、低频或视频放大器组成，也可
43、以由检波器以及电控衰减器等特殊部件组成，通常，发生于受控放大器中的过渡过程要比AACrC电路的过渡过程快得多，因此在分析AAGC系统性能时，可以认为受控放大器实际上是无惯性的，另外，在一定的信号幅度范围内，还可以认为受控放大器是线性的；在AAGC电路的某一级或几级中需引入决定输出电平的延迟电压，分析时一般将其等效到输入端，记作E。在连续工作时，检波器对高频振荡包络检波，在脉冲工作时，检波器对视频脉冲检波(峰值检波)。通常可以认为AAC把电路的幅度特性是线性的，并且在分析系统的动态特性时必须考虑其惯性。需要注意的是，当输入信号很小时，U。(f)E时，AAGC电路才有输入电压U。O)一E，从而使输
44、出控制量M(f)(控制电压或控制电流)发生变化，并对受控放大器的增益进行调节，使得U。(，)始终保持在E附近。因此，闭环AACrC系统可以看作一个有干扰作用的自动稳定系统(定值系统)：1、U。，O)即为定值系统的干扰作用；2、U。(f)一E是作用于系统输入端的误差电压，与受控放大器的增益成反比；10第二章AGC与DFT原理3、在某些情况下，如当接收机的输入信号是调幅的，有用信号包含在此调制中，AAGC系统的作用就在于保持输出信号的平均幅度近似等于常值E，而同时不能对调制规律引入失真；4、AAGC系统是一个非线性调节系统，要对所有形式的输入信号严格求解AAGC系统的各种问题是不可能的，甚至在一阶
45、系统中也要在某些假定和增益控制特性下才能进行解析的处理，但在某些特定的场合，精确地或近似地求解AAGC系统的有关问题仍然是可行的：(1)具有参数反馈效应，这是因为在AAGC系统中是逦过改变系统参数(晶体管的放大系数、电阻或电容的数值)来实现增益控制的，这些参数值的变化规律与U，(f)的变化规律密切相关，由于U，(f)的在一般情况下是随机的，因此系统参数值的变化也具有随机性；(2)受控放大器的增益控制特性(变化量随控制量的变化规律)在一般情况下是高度非线性的。上面分析了AAGC系统的分类和一些基本性质，为了衡量AAGC系统的性能，下蘑将对其主要质量指标进行接述，AAGC系统的响应性能与输入作用形
46、式密切相关，主要用静态特性和过渡特性来描述。其中，静态特性指在恒定幅度的输入信号(无起伏和调制)作用下，系统达成稳态之后，各种量值之间的关系，其中最重要的是静态调节特性；过渡特性则指当它的输入端上作用快速变化的电压时，其输出电压幅度随时间的变化规律，下面将对静态调节特性和过渡特性进行描述。静态调节特性是在恒定幅度的输入信号(无起伏和调制)作用下，AAGC系统的稳态输出电压幅度与输入电压幅度之闯的函数关系，即U。=GU， (2-1)(a)非延迟式图23静态调节特性曲线11(b)延迟式电子科技大学硕士学位论文其中，G为受控放大器的电压增益，通过上图23所示的静态调节特性曲线，可得以下基本质量指标：
47、1、AAGC开始起作用的最小输入信号幅度U，嘶。(起控电平)和相应的输出信号幅度U。响；2、AAGC失去作用的最大输入信号幅度删(失控电平)和相应的输出信号幅度U。一；3、输入信号电压的动态范围为D，(riB)=2019馥，=2019(U。一u“曲) (22)4、输出信号电压的动态范围为D。(dB)=2019巩=2019(U，。一u。nliII) (2-3)5、根据(21)到(23)式，被放大信号的压缩系数为C=见，皿。=G喇G曲=(U。曲u，min)(u一。u，麟) (2-4)其中，G一对应起控点，G曲对应失控点，以如数表示为C(aB)=以，(dB)一n，(aB)=G懈(妇)一G。i。(拈)
48、 (25)理想的AAGC系统D。=1，C=D但在实际AAGC系统中，恒有Cn=0若要每一级都不溢出，保证lxtklI1，则需要lxInI1，2【o，N-1】 (215)24本章小结本章的第一部分先后对传统AAGC技术和数字化控制AAGC技术进行了总结，然后描述了DAGC技术的一些相关理论，一方面分析了AAGC技术和DAGC技术的必要性和异同点，另一方面指出了两者实现时的相互联系和需要注意的地方。第二部分则针对基带DAGC的重点关注对象DFT(IDFT类似)，概要介绍了其定点化实现，并在此基础上进行了相关误差分析，作为第三章仿真结果的理论依据。通过本章分析，为了更好地进行基带处理，本文认为AAG
49、C调整量是被补偿了的，DFT模块采用定点形式以保证流水线处理，同时把对数据的增益调整集中在DAGC模块，以便于后续恢复和处理(根据需要决定)。第三章DAGC技术在LTE上行基带接收中的应用第三章DAGC技术在LTE上行基带接收中的应用31引言3GPP的LTE技术是当今移动通信领域的热门话题，2008年更是引起业界众多商家的广泛的关注133】，在迈向4G的过程中具有较强的竞争力。LTE协议规定上行为SCFDMA(本文用户子载波分配采用连续分配方式)，其eNodeB侧接收算法由各商家自行制定。基于本文所制定的PUSCH基带接收链路，本章将从理论到仿真证明DAGC技术在基带处理中的重要性。为简化仿真，本文不考虑同步问题，即认为是完全同步的，搭建从UE侧的调制到eNodeB侧解调的基带处理链路，仅针对高斯信道进行仿真。先画出其本文的基带接收处理流程如下图31所示，其中，FFTIFFT表示DFTIDFT变换点数为2的正整数次幂。图31 eNodeB侧基带接收处理流程图CP(Cyclic Prefix)是OFDM系统关键技术之一，其形成方式如下图32所示，其中，当C
