本發(fā)明屬于數(shù)字式自動(dòng)增益控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化以后窄帶信號(hào)的增益控制問題，提供一種針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)的數(shù)字自動(dòng)增益控制方法。

背景技術(shù)：

隨著信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，寬帶信號(hào)處理系統(tǒng)已廣泛用于通信信號(hào)偵察、電子信息對(duì)抗、無線電監(jiān)測、遙測與導(dǎo)航等諸多領(lǐng)域。在實(shí)際寬帶系統(tǒng)中，為滿足前端a/d處理動(dòng)態(tài)范圍的要求，常利用模擬自動(dòng)增益或數(shù)字自動(dòng)增益電路調(diào)整信號(hào)幅度。模擬自動(dòng)增益控制通常由可變增益的放大器或可變衰減器組成，根據(jù)最佳的動(dòng)態(tài)范圍完成增益控制，但該方法受到硬件限制難以實(shí)現(xiàn)靈活、復(fù)雜的增益控制。數(shù)字增益控制的原理和模擬相似，但不同在于數(shù)字采用了通用數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，靈活性高、易于實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜增益控制方法。但在一些場合，如寬帶短波信號(hào)處理系統(tǒng)，由于窄帶、時(shí)變、衰落(時(shí)間、頻率選擇性)的電離層信道，導(dǎo)致通帶內(nèi)信號(hào)密集且同一時(shí)刻不同信號(hào)之間、不同時(shí)刻同一信號(hào)的能量差最大可達(dá)數(shù)十db。即便高性能的數(shù)字agc電路難以完成每個(gè)頻點(diǎn)和每個(gè)時(shí)刻的信號(hào)幅度調(diào)整。

根據(jù)軟件無線電思想，寬帶信道化是一種常用的處理方法，其思想是在頻域?qū)拵到y(tǒng)信道化成許多個(gè)窄帶信號(hào)，再對(duì)每個(gè)信道化后的窄帶信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、解調(diào)等處理。信道化后的每個(gè)窄帶范圍內(nèi)一般只存在單個(gè)或有限個(gè)信號(hào)，此時(shí)，同一時(shí)刻不同信號(hào)之間能量差別較小，而同一信號(hào)在不同時(shí)刻的能量可能仍有較大衰落。信號(hào)能量隨時(shí)間的變化會(huì)對(duì)信號(hào)的聽辯和解調(diào)產(chǎn)生影響。前者體現(xiàn)在音量的起伏，后者體現(xiàn)在定點(diǎn)解調(diào)時(shí)浮點(diǎn)數(shù)向定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)的量化誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有寬帶信號(hào)處理系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)能量隨時(shí)間起伏對(duì)聽辨和基于定點(diǎn)格式數(shù)據(jù)解調(diào)的影響問題，本發(fā)明提供一種針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)的數(shù)字自動(dòng)增益控制方法，有效改善浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換定點(diǎn)的量化誤差。

按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，一種針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)的數(shù)字自動(dòng)增益控制方法，包含如下步驟：

步驟1、計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)幀平均功率與參考功率差值，根據(jù)差值對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正調(diào)整；

步驟2、將調(diào)整后的功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)化為幅度增益值，并根據(jù)上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)進(jìn)行乘積計(jì)算，得到最終信號(hào)輸出。

上述的，所述的步驟1包含如下內(nèi)容：

步驟11、假設(shè)當(dāng)前接收信號(hào)數(shù)據(jù)的幀長度為n，對(duì)n點(diǎn)樣本進(jìn)行基2-fft運(yùn)算，得到當(dāng)前接收信號(hào)的頻域數(shù)據(jù)；

步驟12、利用頻域數(shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)能量，并通過上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)g，得到信號(hào)平均功率；

步驟13、將信號(hào)平均功率轉(zhuǎn)化為分貝值，并與參考功率做差得到兩者功率差值；

步驟14、根據(jù)差值對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正調(diào)整。

優(yōu)選的，所述的步驟2包含內(nèi)容如下：將幅度調(diào)整后的功率增益系數(shù)換算為幅度增益系數(shù)，對(duì)幅度增益系數(shù)進(jìn)行m階等分并乘以上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)g，將每階幅度增益系數(shù)與對(duì)應(yīng)段數(shù)據(jù)相乘，得到平滑信號(hào)輸出。

優(yōu)選的，所述的步驟11中對(duì)n點(diǎn)樣本進(jìn)行基2-fft運(yùn)算，包含如下內(nèi)容：通過計(jì)算公式完成時(shí)域至頻域的轉(zhuǎn)換，公式如下：

其中，x(k)是當(dāng)前接收信號(hào)的頻域數(shù)據(jù)；n為數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，取值為2的整次冪。

優(yōu)選的，所述的步驟12中信號(hào)平均功率計(jì)算公式如下：

優(yōu)選的，所述的步驟13中功率差值計(jì)算內(nèi)容如下：通過借助公式：

avap＝20×log(10^avap)

，將平均功率轉(zhuǎn)換為分貝值，將轉(zhuǎn)換后的平均功率與參考功率作差δ＝xref-avap，得到功率差值，xref為參考功率。

優(yōu)選的，所述的步驟14中階梯式修正調(diào)整采用類拋物線式非線性方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選的，階梯式修正調(diào)整，包含如下內(nèi)容為：設(shè)定多個(gè)階梯式的判斷范圍，判斷功率差值大小所屬的判斷范圍，對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正。

上述的，所述的參考功率根據(jù)系統(tǒng)自身動(dòng)態(tài)范圍決定，并通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)校準(zhǔn)確定具體數(shù)值。

上述的，所述的步驟2中的幅度增益系數(shù)換算公式為：

，其中，i為階次，從1～m取值；gs為幅度調(diào)整后的功率增益系數(shù)，g是前一幀數(shù)據(jù)計(jì)算出的增益系數(shù)，gi是第i階增益值；將該數(shù)據(jù)幀分割為m段，每段和對(duì)應(yīng)段的增益gi相乘，計(jì)算式為：

yi(n)＝xi(n)×gi，

其中，xi(n)為第i段數(shù)據(jù)，yi(n)為第i段平滑信號(hào)輸出數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明方法簡單，首先計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的平均功率與功率基準(zhǔn)之間的差值，根據(jù)該差值對(duì)步進(jìn)功率增益系數(shù)采用類拋物線式的非線性方法進(jìn)行調(diào)整；將功率系數(shù)轉(zhuǎn)化為增益值，并采用“階梯式”修正方法對(duì)信號(hào)增益系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自動(dòng)增益控制，有效解決浮點(diǎn)向轉(zhuǎn)換定點(diǎn)的量化誤差問題并改善信號(hào)的聽辨效果，易于實(shí)現(xiàn)、可靠性高，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的算法實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖3為仿真實(shí)驗(yàn)中通過固定增益控制mgc和本發(fā)明的數(shù)字自動(dòng)增益控制兩者處理后的信號(hào)時(shí)域波形對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。

實(shí)施例一，參見圖1所示，一種針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)的數(shù)字自動(dòng)增益控制方法，包含如下步驟：

步驟1、計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)幀平均功率與參考功率差值，根據(jù)差值對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正調(diào)整；

步驟2、將調(diào)整后的功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)化為幅度增益值，并根據(jù)上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)進(jìn)行乘積計(jì)算，得到最終信號(hào)輸出。

本發(fā)明通過首先計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的平均功率與功率基準(zhǔn)之間的差值，根據(jù)該差值對(duì)步進(jìn)功率增益系數(shù)采用類拋物線式的非線性方法進(jìn)行調(diào)整；將功率系數(shù)轉(zhuǎn)化為增益值，并采用“階梯式”修正方法對(duì)信號(hào)增益系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自動(dòng)增益控制，有效解決浮點(diǎn)向轉(zhuǎn)換定點(diǎn)的量化誤差問題并改善信號(hào)的聽辨效果，易于實(shí)現(xiàn)、可靠性高，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)施例二，參見圖1～3所示，一種針對(duì)寬帶系統(tǒng)信道化后窄帶信號(hào)的數(shù)字自動(dòng)增益控制方法，包含如下內(nèi)容：

一)計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)幀平均功率與參考功率差值，根據(jù)差值對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正調(diào)整，包含如下內(nèi)容：

1)假設(shè)當(dāng)前接收信號(hào)數(shù)據(jù)的幀長度為n，對(duì)n點(diǎn)樣本進(jìn)行基2-fft運(yùn)算，得到當(dāng)前接收信號(hào)的頻域數(shù)據(jù)；對(duì)n點(diǎn)樣本進(jìn)行基2-fft運(yùn)算，包含如下內(nèi)容：通過計(jì)算公式完成時(shí)域至頻域的轉(zhuǎn)換，公式如下：

其中，x(k)是當(dāng)前接收信號(hào)的頻域數(shù)據(jù)；n為數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，取值為2的整次冪。

2)利用頻域數(shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)能量，并通過上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)g，得到信號(hào)平均功率，其中，信號(hào)平均功率計(jì)算公式如下：

3)將信號(hào)平均功率轉(zhuǎn)化為分貝值，并與參考功率做差得到兩者功率差值，功率差值計(jì)算內(nèi)容如下：通過借助公式：

avap＝20×log(10^avap)

，將平均功率轉(zhuǎn)換為分貝值，將轉(zhuǎn)換后的平均功率與參考功率作差δ＝xref-avap，得到功率差值，xref為參考功率。

4)根據(jù)差值對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正調(diào)整，采用類拋物線式非線性方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過程為：設(shè)定多個(gè)階梯式的判斷范圍，判斷功率差值大小所屬的判斷范圍，對(duì)功率增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正。根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱來預(yù)先設(shè)定功率差值的階梯性判斷條件，即確定功率差值大小的判斷范圍，進(jìn)一步通過對(duì)增益系數(shù)進(jìn)行階梯式修正，若信號(hào)當(dāng)前功率小于參考功率，則較大幅度調(diào)整；當(dāng)兩者接近時(shí)則較小幅度調(diào)整，并采用較大幅度系數(shù)對(duì)大于參考功率的信號(hào)進(jìn)行衰減，有效防止信號(hào)飽和影響；其中，當(dāng)信號(hào)當(dāng)前功率與參考功率的功率差值越接近零點(diǎn)則系數(shù)越小，反之，若該功率差值越遠(yuǎn)離零點(diǎn)則對(duì)應(yīng)系數(shù)就越大。若功率差值大于或小于系統(tǒng)靈敏度范圍，則分別取值為靈敏度的上下界對(duì)應(yīng)的數(shù)值。初始折線斜率基準(zhǔn)gcoeff根據(jù)接收信號(hào)特征設(shè)置。如圖2所示，根據(jù)當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)弱，設(shè)定為[0,40,30,16,2]，增益系數(shù)根據(jù)功率差值大小的判斷范圍依次對(duì)應(yīng)可設(shè)定為[40,8·gcoeff，4·gcoeff，gcoeff]，這些固定數(shù)值根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱等參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定。

二)將調(diào)整后的功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)化為幅度增益值，并根據(jù)上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)進(jìn)行乘積計(jì)算，得到最終信號(hào)輸出。

將幅度調(diào)整后的功率增益系數(shù)換算為幅度增益系數(shù)，對(duì)幅度增益系數(shù)進(jìn)行m階等分并乘以上一幀數(shù)據(jù)的增益系數(shù)g，將每階幅度增益系數(shù)與對(duì)應(yīng)段數(shù)據(jù)相乘，得到平滑信號(hào)輸出。幅度增益系數(shù)換算公式為：

，其中，i為階次，從1～m取值；gs為幅度調(diào)整后的功率增益系數(shù)，g是前一幀數(shù)據(jù)計(jì)算出的增益系數(shù)，gi是第i階增益值；將該數(shù)據(jù)幀分割為m段，每段和對(duì)應(yīng)段的增益gi相乘，計(jì)算式為：

yi(n)＝xi(n)×gi，

其中，xi(n)為第i段數(shù)據(jù)，yi(n)為第i段平滑信號(hào)輸出數(shù)據(jù)。

所述的參考功率根據(jù)系統(tǒng)自身動(dòng)態(tài)范圍決定，并通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)校準(zhǔn)確定具體數(shù)值。

圖3給出了窄帶信號(hào)分別進(jìn)行mgc和本發(fā)明的數(shù)字自動(dòng)增益控制agc調(diào)整后的時(shí)域波形對(duì)比圖，圖3-1為突發(fā)信號(hào)兩者的時(shí)域波形對(duì)比：a)為通過mgc調(diào)整后的時(shí)域波形圖，b)為通過本發(fā)明調(diào)整后的時(shí)域波形圖；圖3-2為連續(xù)信號(hào)兩者的時(shí)域波形對(duì)比：a)為通過mgc調(diào)整后的時(shí)域波形圖，b)為通過本發(fā)明調(diào)整后的時(shí)域波形圖。從圖3-1和圖3-2對(duì)比可以看出，相比mgc處理后信號(hào)時(shí)域包絡(luò)的大幅度起伏，本發(fā)明數(shù)字agc處理后的輸出時(shí)域幅度包絡(luò)基本保持恒定，有效改善浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換定點(diǎn)的量化誤差，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)靈活。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。