时域同步正交频分复用接收机的自动增益控制方法及系统

摘要

TDS-OFDM接收机自动增益控制方法及系统属于数字信息传输技术领域。根据TDS-OFDM信号帧特点，AGC控制分为几个步骤：a)在接收机前端完成帧同步，确定PN序列和IDFT帧体的位置分隔；b)对PN序列采用时域AGC电路，完成信道AGC的快速跟踪；c)将IDFT帧体经DFT计算变换到频域，并经过信道均衡去除单频或窄带干扰，进行频域AGC控制；d)把时域估计AGC_PN和频域估计AGC_IDFT加权相加得到联合的AGC电压，反馈到前端进行AGC幅度控制。

主权项

1、时域同步正交频分复用接收机的自动增益控制方法，其特征在于，它是在数字电路中实现的，依次含有以下步骤：1)分离器根据帧同步所确定的PN序列和IDFT帧体的位置，把PN序列和IDFT帧体数据分离开来；2)对所得到的PN序列，先进行时域自动增益控制即AGC的估计：采取下式所表达的时域信号取平均的方法获得一个时域幅度的控制电压，记述为AGC_PN：先对接收到的PN序列按PN序列长度K累加得到：$x\left(j\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\Sigma }}{r}_j\left(k\right),$r_j(k)＝c_j(k+ε)·exp(j(kΩT+θ))+n_j(k)，其中，ε为归一化的定时误差，j为信号帧序号0≤j≤i，Ω为载波频偏，θ为载波初始相偏，n_j(k)表示信道的加性高斯白噪声，c_j(k+ε)为定时误差归一化后的接收端PN序列；累加后再经过一个低通滤波器得到一个时域幅度的控制电压，即AGC_PN：${\mathrm{AGC}}_{\mathrm{PN}}(i+1)-{\mathrm{AGC}}_{\mathrm{PN}}\left(0\right)=\underset{j=0}{\overset{i}{\Sigma }}x\left(j\right)\otimes f\left(j\right)i\ge 0,$其中，f(j)是低通滤波器的冲激响应，它按照信号帧的周期进行低通运算；AGC_PN(i)为AGC_PN在第i个信号帧时的估计值，在初始时AGC_PN(0)＝0；3)当接收机完成同步后，包括定时同步和载波恢复，便对N个帧体采样点{r_n，0≤n≤N-1}按以下步骤在频域完成频域AGC估计：(3.1)先把IDFT帧体经过DFT处理变换到频域，接收机在DFT以后的输出为：$Y_k=\sqrt{\frac{1}{N}}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{r}_n{e}^{-j2\mathrm{\pi k}\frac{n}{N}},$其中r_n为接收机收到的TDS-OFDM信号；(3.2)进行频域均衡，用平滑电路去除单频或窄带干扰，得到考虑了噪声干扰后的频域均衡数据Z(k)；$Z\left(k\right)=Y\left(k\right)/\hat{H}\left(k\right),$Y_k＝H_kX_k+N′(k)，其中N′(k)为高斯白噪声n(n)的DFT变换，为信道频域估计，H_k表示信道响应h(l)在频率k/T处的频率响应复数值，X_k为帧体中第k个子载波的发射信号；再用平滑电路使频率k处存在的单频或窄带干扰得以去除，即Z(k)＝0；(3.3)频域AGC电路中的累加器根据DFT块长度N进行累加，累加后得到的z(j)再经过一个低通滤波器得到一个频域幅度的控制电压，用AGC_IDFT表示：$z\left(j\right)=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}Z\left(k\right)$${\mathrm{AGC}}_{\mathrm{IDFT}}(i+1)-{\mathrm{AGC}}_{\mathrm{IDFT}}\left(0\right)=\underset{j=0}{\overset{i}{\Sigma }}z\left(j\right)\otimes y\left(j\right)i\ge 0,$其中，y(j)是低通滤波器的冲激响应，它按照信号帧的周期进行低通运算，AGC_IDFT(i)为AGC_IDFL在第i个信号帧时的估计值，其中i表示信号帧的标号；AGC_IDFT的初始值AGC_IDFT(0)＝0；4)接收机的第i帧自动增益控制电压用AGC(i)表示，它可由时域估计AGC_PN和频域估计AGC_IDFT通过下式加权相加联合得到：AGC(i)＝α·AGC_IDFT(i)+β·AGC_PN(i)其中，加权系数α，β通过仿真实验得到，α，β在初始同步或移动信道下取较大的值，而在同步稳定后取较小的值。