專利名稱：在正交相移鍵控解調(diào)器中自動增益控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正交相移鍵控(QPSK)解調(diào)器，特別是涉及一種自動增益控制(AGC)方法和裝置，用于通過平方根近似法獲得在QPSK解調(diào)器中輸入信號的大小，并根據(jù)所獲得的輸入信號大小，調(diào)節(jié)QPSK解調(diào)信號的幅度增益，以將QPSK解調(diào)信號的大小保持在模擬-到-數(shù)字的可轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)。
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，用于接收數(shù)字調(diào)制信息信號的數(shù)字接收機通常包括通過控制信號調(diào)節(jié)增益的可變增益放大器。用控制信號調(diào)節(jié)接收信號增益的過程叫自動增益控制(AGC)。通常，數(shù)字接收機需要測量可變增益放大器的輸出信號功率，這是通過AC-C過程來實現(xiàn)的。將測量值與表示所需的信號功率的值比較。根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生用于可變增益放大器的增益控制信號。然后將增益控制信號用來控制放大器增益，以便使可變增益放大器的輸出信號功率與所需的信號功率一致。為完成具有最佳信噪比(S/N)的數(shù)字解調(diào)，使用AGC將基帶信號的大小保持在模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器的全動態(tài)范圍內(nèi)。
用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的相移鍵控(PSK)解調(diào)是一種根據(jù)信息信號將載波相位移至信號空間圖上預(yù)定值的方法。根據(jù)載波具有的相位數(shù)，PSK解調(diào)分為二進制相移鍵控(BPSK)解調(diào)和正交相移鍵控(QPSK)解調(diào)。在這兩者之中，QPSK應(yīng)用更廣泛，

圖1示出信號空間圖上QPSK的位圖。
在圖1中，一個碼元包括信息信號，2比特序列，并且四個碼元S1、S2、S3、S4分別位于各象限，且具有π/2的相位差。當(dāng)信號被調(diào)制時，對應(yīng)于同相通道(I通道)的比特信號被載于cosω0t載波上，對應(yīng)于正交通道(Q通道)的比特信號被載于sinω0t載波上，這樣兩信號的疊加信號通過通道被發(fā)送出去。在接收機中，疊加信號被輸入，且通過將輸入信號分別乘以與調(diào)制載波頻率一致的cosω0t和再生的sinω0t載波將I通道和Q通道分開。通過與具有π/2弧度相差的相鄰碼元比較，QPSK調(diào)制信號僅以一比特的差別被映射，從而使解調(diào)時由相位產(chǎn)生的比特誤碼率最小化。
圖2示出常規(guī)QPSK解調(diào)器的方框圖。QPSK解調(diào)器包括載波恢復(fù)單元21，匹配濾波器23，自動增益控制器25和碼元定時恢復(fù)單元27。
圖2中，為分開I通道信號I_in和Q通道信號Q_n，載波恢復(fù)單元21將基帶的I通道信號I_in和Q通道信號Q_in分別乘以與調(diào)制載波頻率一致的cosω0t和再生的sinω0t載波。此外，載波恢復(fù)單元21檢測每個分開的I和Q通道的相位誤差值，以及從匹配濾波器23反饋的被脈沖整形的I和Q通道信號的相位誤差值。然后輸出用于將相位誤差補償?shù)狡ヅ錇V波器23中的I和Q通道信號。
匹配濾波器23將從載波恢復(fù)單元21輸出的I和Q通道信號脈沖整形，將最終解調(diào)的I和Q通道信號I-out和Q-out輸出到載波恢復(fù)單元21，自動增益控制器25和碼元定時恢復(fù)單元27。
自動增益控制器25接收最終解調(diào)的I和Q通道信號I-out和Q-out，根據(jù)I和Q通道信號值計算QPSK解調(diào)器中輸入信號的大小，產(chǎn)生用來調(diào)節(jié)外部或內(nèi)部可變增益放大器(未示出)增益的控制信號AGC-out。
碼元定時恢復(fù)單元27接收最終解調(diào)的I和Q通道信號I-out和Q-out，根據(jù)檢測的定時誤差值為模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器(未示出)產(chǎn)生一個準(zhǔn)確的采樣時鐘。
這里，所計算的來自自動增益控制器25的輸入信號大小將信號電平保持在A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍內(nèi)。因此，如果來自QPSK解調(diào)器的輸入信號大小小于預(yù)定參考值，自動增益控制器25輸出用于提高增益的控制信號AGC-out，而如果來自QPSK解調(diào)器的輸入信號大小大于預(yù)定參考值，則自動增益控制器25輸出用于降低增益的控制信號AGC-out。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于用于產(chǎn)生控制信號的信號大小是由平方根公式
計算出來的，需要一個復(fù)雜電路得出平方根值，在QPSK解調(diào)器中所用的ASIC方面，造成困難的結(jié)構(gòu)問題。
鑒于上述，本發(fā)明的目的是提供一種用于自動增益控制的方法，通過在QPSK解調(diào)器中使用平方根近似法計算信號的大小，用以產(chǎn)生增益控制信號，實現(xiàn)AGC。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種用于自動增益控制的裝置，通過在QPSK解調(diào)器中用平方根近似法計算信號的大小，用以產(chǎn)生增益控制信號，實現(xiàn)AGC，通過消除對復(fù)雜電路的需要而有效地利用ASIC。
為達到第一個目的，本發(fā)明提供一種用于在QPSK解調(diào)器中自動增益控制的方法，用于根據(jù)發(fā)射載波的相位將QPSK調(diào)制的信息信號解調(diào)，該方法包括a)根據(jù)在QPSK解調(diào)器中輸入的I和Q通道信號，使用公式Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|)]]>計算在QPSK解調(diào)器中輸入信號的大小，其中｜I｜和｜Q｜分別表示I和Q通道信號的絕對值，Smag表示輸入信號的大小，MAX(a，b)和MIN(a，b)分別表示在a和b之間選擇較大值和較小值的運算符；以及b)向外部可變增益放大器提供根據(jù)從步驟a)獲得的輸入信號的大小產(chǎn)生的增益控制信號。
為達到另一個目的，本發(fā)明提供一種用于在QPSK解調(diào)器中自動增益控制的裝置，用于根據(jù)發(fā)射載波的相位將QPSK調(diào)制的信息信號解調(diào)，該裝置包括信號大小估算器，通過使用公式Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|)]]>，估算在QPSK解調(diào)器中輸入的I和Q通道信號的大??；以及控制信號發(fā)生器，根據(jù)從所述信號大小估算器輸出的信號大小，產(chǎn)生增益控制信號并將該增益控制信號輸出到可變增益放大器。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述中顯示出來，其中圖1是說明在信號空間圖上四個QPSK解調(diào)信號的圖；圖2是說明常規(guī)QPSK解調(diào)器的方框圖；圖3是說明QPSK解調(diào)器中的本發(fā)明自動增益控制裝置的方框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的在圖3中所示信號大小計算器的方框圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的在圖3中所示信號大小計算器的方框圖。
現(xiàn)詳細介紹附圖中所示的本發(fā)明的實例。在所有附圖中，只要可能，使用同樣的參考數(shù)字表示同樣或類似的部件。
圖3所示的本發(fā)明自動增益控制裝置主要由用于估算在QPSK解調(diào)器中輸入信號大小的信號大小估算器30和控制信號發(fā)生器38組成。信號大小估算器30包括具有第一絕對值計算器31-1和第二絕對值計算器31-2的絕對值計算器31，用于比較兩個絕對值的比較器34，以及用于根據(jù)比較結(jié)果，從兩個絕對值計算信號大小的信號大小計算器36。
關(guān)于圖3中所示自動增益控制裝置的運算，第一和第二絕對值計算器31-1和31-2分別接收I和Q通道的信號并計算它們的絕對值。
比較器34接收來自絕對值計算器31的I和Q通道信號的絕對值32和33，比較兩個絕對值，根據(jù)比較結(jié)果輸出信號35。
信號大小計算器36接收來自絕對值計算器31的I和Q通道信號的絕對值32和33，根據(jù)來自比較器34的比較結(jié)果信號35，將較大絕對值和較小絕對值的1/2相加，將其和數(shù)作為信號的大小輸出。
這里，在本發(fā)明中用于計算信號大小Smag的近似法由下面表達式1和2導(dǎo)出。
表達式1Smag=I2+Q2=|I|(I+(QI)2)]]>≈|Ι|(1+12(QI)2)≈|Ι|(1+12|Q||I|)]]>=|I|+12|Q|]]>表達式2Smag=I2+Q2=|Q|(I+(IQ)2)]]>≈|Q|(12(IQ)2+1)≈|Q|(12|I||Q|+1)]]>=|Q|+12|I|]]>在上述表達式1和2中，｜I｜和｜Q｜分別表示I和Q通道信號的絕對值。只有當(dāng)｜I｜大于｜Q｜時表達式1才成立，相反只有當(dāng)｜Q｜大于｜I｜時表達式2才成立。
或者，信號大小Samg可由下面表達式3獲得，該表達式3是上述兩個表達式的合并等效式。
表達式3Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|)]]>這里，MAX(a，b)和MIN(a，b)分別表示在a和b之間選擇較大值和較小值的運算符。
簡而言之，信號大小是在比較I和Q通道信號絕對值并將較大絕對值和較小絕對值的1/2相加之后得到的。
根據(jù)從信號大小計算器36獲得的信號大小37，控制信號發(fā)生器38產(chǎn)生一個增益控制信號，并將其提供給內(nèi)部或外部的可變增益放大器(未示出)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的在圖3中所示信號大小計算器36的方框圖。信號大小計算器36包括第一多路復(fù)用器41，第二多路復(fù)用器42，加法器45，用于存儲值”1/2”的如ROM、鎖存器的存儲器43，及乘法器44。
根據(jù)來自比較器34的比較結(jié)果信號35，第一多路復(fù)用器41選擇并輸出分別在第一和第二輸入端0和1輸入的I和Q通道信號絕對值32和33中的較大值。即，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，第一多路復(fù)用器41選擇并輸出I通道信號的絕對值32。相反，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，第一多路復(fù)用器41選擇并輸出Q通道信號的絕對值33。
根據(jù)來自比較器34的比較結(jié)果信號35，第二多路復(fù)用器42選擇并輸出分別在第一和第二輸入端0和1輸入的Q和I通道信號的絕對值33和32的較小值。即，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，第二多路復(fù)用器42選擇并輸出Q通道信號的絕對值33。相反，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，第二多路復(fù)用器42選擇并輸出I通道信號的絕對值32。
即，將I通道信號的絕對值32施加于第一多路復(fù)用器41的第一輸入端0和第二多路復(fù)用器42的第二輸入端1，并將Q通道信號的絕對值33施加于第一多路復(fù)用器41的第二輸入端1和第二多路復(fù)用器42的第一輸入端0，這樣根據(jù)比較結(jié)果信號35，第一和第二多路復(fù)用器41和42選擇并輸出相同輸入端的信號。
乘法器44將來自第二多路復(fù)用器42的較小絕對值與存儲于存儲器43中的值”1/2”相乘并輸出結(jié)果。
加法器45將從第一多路復(fù)用器41輸出的較大絕對值和從乘法器44獲得的值相加，并將結(jié)果作為信號大小37輸出。即，當(dāng)I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，從加法器45輸出的是
，而當(dāng)I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，從加法器45輸出的是
。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的在圖3中所示信號大小計算器36的方框圖。信號大小計算器36包括存儲值”1/2”的如ROM或鎖存器的第一存儲器51，存儲值”1”的如ROM或鎖存器的第二存儲器52，第一多路復(fù)用器53，第一乘法器54，第二多路復(fù)用器55，第二乘法器56和加法器57。
現(xiàn)將結(jié)合圖3詳細說明信號大小計算器36的運算。
根據(jù)來自比較器34并施加于選擇輸入端SEL的比較結(jié)果信號35，第一多路復(fù)用器53選擇輸出在第一輸入端0中輸入的值”1”和在第二輸入端1中輸入的值”1/2”中的一個值，該值”1”來自第二存儲器52，該值”1/2”來自第一存儲器51。即，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，第一多路復(fù)用器53輸出值”1”。相反，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，第一多路復(fù)用器53輸出值”1/2”。
根據(jù)來自比較器34并施加于選擇輸入端SEL的比較結(jié)果信號35，第二多路復(fù)用器55選擇輸出在第一輸入端0中輸入的值”1/2”和在第二輸入端1中輸入的值”1”中的一個值，該值”1/2”來自第一存儲器51，該值”1”來自第二存儲器52。即，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，第二多路復(fù)用器55輸出值”1/2”。相反，當(dāng)比較結(jié)果信號35表示I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，第二多路復(fù)用器55輸出值”1”。
即，來自第一存儲器51的值”1/2”輸入到第一多路復(fù)用器53的第二輸入端1和第二多路復(fù)用器55的第一輸入端0，來自第二存儲器52的值”1”輸入到第一多路復(fù)用器53的第一輸入端0和第二多路復(fù)用器55的第二輸入端1。因此，根據(jù)比較結(jié)果信號35，第一和第二多路復(fù)用器53和55選擇輸出相同輸入端的信號。
第一乘法器54將I通道信號的絕對值32和從第一多路復(fù)用器53輸出的固定值相乘并輸出其結(jié)果。即，當(dāng)I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，從第一乘法器54輸出的是｜I｜，而當(dāng)I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，從第一乘法器54輸出的是
。
第二乘法器56將Q通道信號的絕對值33和從第二多路復(fù)用器55輸出的固定值相乘并輸出其結(jié)果。即，當(dāng)I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，從第二乘法器56輸出的是
，而當(dāng)I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，從第二乘法器56輸出的是｜Q｜。
加法器57將第一乘法器54的輸出和第二乘法器56的輸出相加，并將結(jié)果作為信號大小37輸出。即，當(dāng)I通道信號的絕對值32大于Q通道信號的絕對值33時，從加法器57輸出的是
，而當(dāng)I通道信號的絕對值32小于Q通道信號的絕對值33時，從加法器57輸出的是
。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明自動增益控制的裝置和方法，當(dāng)計算QPSK解調(diào)器的輸入信號大小用以產(chǎn)生增益控制信號從而實現(xiàn)AGC時，可使用用平方根近似法代替平方根法的硬件。從而，QPSK解調(diào)器的ASIC的電路結(jié)構(gòu)因?qū)ζ溆行У睦枚兊煤唵?，并且用于計算信號大小的時間也可減少。
盡管本發(fā)明是結(jié)合目前被認為是最可行和最佳的實施例來加以描述的，應(yīng)明白本發(fā)明并不局限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明旨在覆蓋包含在所附權(quán)利要求的思想和范圍內(nèi)的各種改變和等效的方案。
權(quán)利要求
1.一種用于在QPSK解調(diào)器中自動增益控制的方法，用于根據(jù)發(fā)射載波的相位將QPSK調(diào)制的信息信號解調(diào)，其特征在于包括步驟a)通過使用公式Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|)]]>計算QPSK解調(diào)器中I和Q通道信號的大小，其中｜I｜和｜Q｜分別表示I和Q通道信號的絕對值，Smag表示輸入信號的大小，MAX(a，b)和MIN(a，b)分別表示在a和b之間選擇較大值和較小值的運算符；以及b)向外部可變增益放大器提供根據(jù)從步驟a)獲得的輸入信號大小產(chǎn)生的增益控制信號。
2.一種用于QPSK解調(diào)器的自動增益控制裝置，該QPSK解調(diào)器具有通過預(yù)定的增益控制信號控制QPSK解調(diào)信號放大增益的可變增益放大器，其特征在于包括信號大小估算器，用于通過使用公式Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|),]]>估算QPSK解調(diào)器中I和Q通道信號的大??；以及控制信號發(fā)生器，用于根據(jù)從所述信號大小估算器輸出的信號大小產(chǎn)生增益控制信號，并將該增益控制信號輸出到可變增益放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的自動增益控制裝置，其特征在于所述信號大小估算器包括絕對值計算器，用于分別計算I和Q通道信號的絕對值；比較器，用于比較I和Q通道信號的絕對值；以及信號大小計算器，用于根據(jù)所述比較器的結(jié)果，通過將較大絕對值和較小絕對值的1/2相加來計算輸入信號的大小，所述信號大小計算器包括第一多路復(fù)用器，用于根據(jù)所述比較器的結(jié)果，選擇并輸出I和Q通道信號的絕對值的較大值；第二多路復(fù)用器，用于根據(jù)所述比較器的結(jié)果，選擇并輸出I和Q通道信號的絕對值的較小值；乘法器，用于將從所述第二多路復(fù)用器輸入的較小絕對值與值”1/2”相乘并輸出結(jié)果；以及加法器，用于將從所述第一多路復(fù)用器輸出的較大值與從所述乘法器輸出的較小值的”1/2”相加并將結(jié)果作為輸入信號大小輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的自動增益控制裝置，其特征在于所述信號大小計算器還包括用于存儲值”1/2”的存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的自動增益控制裝置，其特征在于所述信號大小估算器包括絕對值計算器，用于分別計算I和Q通道信號的絕對值；比較器，用于分別接收I和Q通道信號的絕對值，并比較兩絕對值的大??；以及信號大小計算器，用于根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果，通過將較大絕對值和較小絕對值相加來計算輸入信號的大小，所述信號大小計算器包括第一多路復(fù)用器，用于根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果，選擇輸出值”1/2”或”1”；第一乘法器，用于接收從所述第一多路復(fù)用器輸出的值和I通道信號的絕對值，并將兩值相乘；第二多路復(fù)用器，用于根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果，與所述第一多路復(fù)用器交替輸出值”1/2”或”1”；第二乘法器，用于接收從所述第二多路復(fù)用器輸出的值和Q通道信號的絕對值，并將兩值相乘；以及加法器，用于接收來自所述第一和第二乘法器的輸出，將兩輸出值相加，將其和數(shù)作為輸入信號大小輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的自動增益控制裝置，其特征在于所述信號大小計算器還包括用于存儲值”1/2”的第一存儲器和用于存儲值”1”的第二存儲器。
7.一種QPSK解調(diào)器中的自動增益控制裝置，用于根據(jù)發(fā)射載波的相位將QPSK調(diào)制的信息信號解調(diào)，其特征在于包括信號大小估算器，用于通過使用公式Smag=MAX(|I|,|Q|)+12MIN(|I|,|Q|),]]>估算QPSK解調(diào)器中I和Q通道信號的大??；以及控制信號發(fā)生器，用于根據(jù)從所述信號大小估算器輸出的輸入信號大小產(chǎn)生增益控制信號，并將該增益控制信號輸出到外部可變增益放大器。
全文摘要
一種數(shù)字QPSK解調(diào)器的自動增益控制裝置和方法。該QPSK解調(diào)器包括可變增益放大器,用于通過預(yù)定的增益控制信號控制QPSK解調(diào)信號的放大增益,該QPSK解調(diào)器自動增益控制裝置包括信號大小估算器,用于通過使用公式S
文檔編號H03G3/30GK1176552SQ9711680
公開日1998年3月18日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月23日
發(fā)明者金種翰 申請人:大宇電子株式會社