Mf-tdma返向链路接收机模拟agc的数字控制方法
阅读说明：本技术 Mf-tdma返向链路接收机模拟agc的数字控制方法 (Digital control method for analog AGC of MF-TDMA return link receiver ) 是由 贺俊文 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：一种MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的数字控制方法,包括：初始化步骤和动态增益调整步骤：初始化步骤包括：根据网络规划估算模拟AGC的最小增益G-(min)和最大增益G-(max),以获得模拟AGC增益的动态调整范围；动态增益调整步骤包括：根据每一次资源分配后的网络配置情况,并以所述模拟AGC最小增益G-(min)为参考基准,估算模拟AGC的增益调整增量,并根据估算的增益调整增量在所述动态调整范围内对模拟AGC的增益进行调整。本方法根据每一次资源分配后的网络配置情况对模拟AGC进行预测控制,不仅解决了模拟AGC无限放大噪声的问题,而且解决了频繁调整模拟AGC导致的接收信号幅度抖动问题,具有良好的稳定性。(A digital control method for analog AGC of an MF-TDMA return link receiver, comprising: an initialization step and a dynamic gain adjustment step: the initialization step comprises: estimating minimum gain G of analog AGC according to network planning min And a maximum gain G max To obtain the dynamic adjustment range of the analog AGC gain; the dynamic gain adjustment step comprises: according to the network configuration condition after each resource allocation, and the analog AGC minimum gain G min And estimating the gain adjustment increment of the analog AGC as a reference, and adjusting the gain of the analog AGC in the dynamic adjustment range according to the estimated gain adjustment increment. The method carries out predictive control on the analog AGC according to the network configuration condition after each resource allocation, not only solves the problem of infinite amplification noise of the analog AGC, but also solves the problem of amplitude jitter of a received signal caused by frequently adjusting the analog AGC, and has good stability.)
技术领域
本发明属于数字通信技术领域，涉及MF-TDMA接收机的增益控制技术，尤其涉及一种MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的数字控制方法。
背景技术
MF-TDMA卫星通信系统的返向链路通常包含多个载波，在各载波中，用户以突发的方式传输信息。如果返向链路接收机采用宽带低通直接采样的方式对多个载波的混合信号进行模数变换，那么这些载波的信号将会共享接收机的模拟AGC和ADC，进而共享ADC的量化位宽资源。
模拟AGC位于ADC之前，其主要功能是在保证接收的(带噪)期望信号不出现幅度溢出失真的前提下，尽量放大其幅度，以充分利用ADC的量化位宽资源。在上述背景下，MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的工作场景具有以下特点：1)多路信号共享一个模拟AGC通道，进而共享模拟AGC的增益；2)返向链路信号具有较强的动态变化性。这种动态变化性一方面表现为载波的动态变化，即TDMA突发通信机制导致的载波开启与关闭；另一方面表现为载波内用户数量的增减以及用户波形的变化。这些因素都可能导致接收信号功率的显著波动，为模拟AGC的控制带来实际的困难。
模拟AGC的常规控制方法是基于目标幅度(或参考幅度)的闭环反馈控制法：首先确定一个接收信号的目标幅度；然后对接收信号的真实幅度进行估计；最后，根据接收信号真实幅度与目标幅度的关系，对模拟AGC的增益进行调整：如果接收信号的真实幅度小于目标幅度，则增大模拟AGC的增益；如果接收信号的真实幅度大于目标幅度，则减小模拟AGC的增益。
然而，将上述方法应用于MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的控制却难以取得理想的效果，其主要原因在于MF-TDMA返向链路突发信号的动态变化性。例如，当一段时间内没有期望突发信号时，接收机接收到的信号中就只有噪声信号。由于噪声信号的幅度很小，通常远小于AGC的目标幅度，因此，基于目标幅度的闭环反馈控制法会持续增大模拟AGC的增益，直至噪声幅度被放大到目标幅度；之后，如果有期望突发信号达到接收机，则必然会出现幅度溢出失真。
发明内容
为了解决上述相关现有技术问题，本发明提供一种MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的数字控制方法，根据每一次资源分配后的网络配置情况对模拟AGC进行预测控制，不仅解决了模拟AGC无限放大噪声的问题，而且解决了频繁调整模拟AGC导致的接收信号幅度抖动问题，具有良好的稳定性。
为了实现本发明的目的，本发明拟通过以下技术方案实现：
一种MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的数字控制方法，包括初始化步骤和动态增益调整步骤。
其中，初始化步骤包括最小增益估算方法和最大增益估算方法：
1、最小增益估算方法的具体步骤如下：
1)根据网络规划，确定符号信噪比预算值最大的波形的符号信噪比预算值。此值为符号信噪比的线性值，用(Es/N0)max表示。
2)根据网络规划，确定接收(带噪)期望信号功率最大的场景：ADC的期望采样带宽范围被一个载波全部占用，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最大的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最小，因此，噪声幅度也是最小的。
3)估算上述场景下信号与噪声的幅度比，得
其中，是上述场景下的信号幅度。
4)估算上述场景下的最小噪声幅度求解方程组
得
其中，Aobj是模拟AGC对接收信号进行幅度调整的目标幅度。
5)在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最小增益Gmin(单位是dB)。
2、最大增益估算方法的具体步骤如下：
1)根据网络规划，确定ADC的期望采样带宽BADC及其范围内带宽最小的载波的带宽Bmin。
2)根据网络规划，确定符号信噪比预算值最小的波形的符号信噪比预算值。此值为符号信噪比的线性值，用(Es/N0)min表示。
3)根据网络规划，确定接收(带噪)期望信号功率最小的场景：在ADC的期望采样带宽范围内，只有带宽最小的载波在通信，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最小的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最大，因此，噪声幅度也是最大的。
4)估算上述场景下信号与噪声的幅度比，得
其中，是上述场景下的信号幅度。
5)估算上述场景下的最大噪声幅度求解方程组
得
6)在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最大增益Gmax(单位是dB)。
其中，动态增益调整方法包含以下两个步骤：1、根据每一次资源分配后的网络配置情况，估算模拟AGC的增益调整增量；2、根据估算的增益调整增量对模拟AGC的增益进行调整。
进一步，增益调整增量估算方法的具体步骤如下：
1)根据每一次资源分配后的网络配置情况，估算信号与噪声的幅度比，得
其中，As和An分别表示新配置下信号和噪声的幅度，Bi是ADC期望采样带宽范围内第i个载波的带宽，是新配置下第i个载波采用的符号信噪比预算值最大的波形的符号信噪比预算值。对于没有启用的载波，
2)以模拟AGC的最小增益为参考基准，估算使接收(带噪)信号的幅度达到目标幅度时，模拟AGC需要调整的增益增量(单位是dB)。求解方程组
得
3)以模拟AGC的最小增益为参考基准，估算使接收(带噪)信号的幅度达到目标幅度时，模拟AGC需要调整到的目标增益Gobj(单位是dB)，得
4)根据模拟AGC的目标增益Gobj和当前增益Gcurrent估算增益调整增量ΔG(单位是dB)，得
ΔG＝Gobj-Gcurrent。
本发明有益效果在于：
根据每一次资源分配后的网络配置情况对模拟AGC进行预测控制，不仅解决了模拟AGC无限放大噪声的问题，而且解决了频繁调整模拟AGC导致的接收信号幅度抖动问题，具有良好的稳定性。
附图说明
图1是本发明所述方法的一种
具体实施方式
的算法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和具体实施方法更为清楚，结合附图实例对本申请进行进一步详细说明。
本申请实施例提供一种MF-TDMA返向链路接收机模拟AGC的数字控制方法，该方法的设计思路如下：以资源分配周期为周期对模拟AGC进行动态调整，即根据每一次资源分配后的网络配置情况对模拟AGC的增益进行估计和调整，是一种基于目标幅度的开环前馈控制方法。该方法所依赖的网络配置参数有：ADC的期望采样带宽、载波的带宽、波形的分配方案以及波形的符号信噪比预算值，其中，波形的符号信噪比预算值等于波形的解调门限符号信噪比加上符号信噪比余量。
该方法由初始化方法和动态增益调整方法两部分组成。初始化方法用于根据网络规划估算模拟AGC增益的动态调整范围，即估算模拟AGC的最小增益和最大增益。动态增益调整方法用于根据资源分配后的网络配置估算模拟AGC的增益调整增量，并按此增量对模拟AGC的增益进行调整。理论上，模拟AGC增益的调整结果应当处于上述动态调整范围之内。
最小增益的估算方法是：首先，根据网络规划确定接收(带噪)期望信号功率最大的场景：ADC的期望采样带宽范围被一个载波全部占用，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最大的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最小，因此，噪声幅度也是最小的。然后，估算出此场景下的最小噪声幅度最后，在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最小增益。
最大增益的估算方法是：首先，根据网络规划确定接收(带噪)期望信号功率最小的场景：在ADC的期望采样带宽范围内，只有带宽最小的载波在通信，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最小的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最大，因此，噪声幅度也是最大的。然后，估算出此场景下的最大噪声幅度最后，在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最大增益。
动态增益调整方法包含以下两个步骤：
1)根据每一次资源分配后的网络配置情况，估算模拟AGC的增益调整增量。
2)根据估算的增益调整增量对模拟AGC的增益进行调整。
其中，增益调整增量的估算方法是：首先，根据资源分配后的网络配置情况估算出ADC期望采样带宽范围内的信号与噪声的幅度比。然后，以模拟AGC的最小增益为参考基准，估算出使接收(带噪)信号的幅度达到目标幅度时模拟AGC需要调整到的目标增益值。最后，根据模拟AGC的目标增益值和当前增益值估算出增益调整增量。
下面以图1所示的流程为例，详细说明本申请实施过程：
一、首先，为使用本发明所述方法准备一个前提条件：将位于ADC之前的抗混叠低通滤波器的通带带宽设置为ADC的期望采样带宽。
二、然后，对模拟的AGC的数字控制算法进行初始化。初始化主要完成以下三项工作：估算模拟AGC的最小增益、最大增益以及设置模拟AGC增益的初值。
1、估算模拟AGC的最小增益：
1)根据网络规划，确定符号信噪比预算值最大的波形的符号信噪比预算值。此值为符号信噪比的线性值，用(Es/N0)max表示。
2)根据网络规划，确定接收(带噪)期望信号功率最大的场景：ADC的期望采样带宽范围被一个载波全部占用，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最大的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最小，因此，噪声幅度也是最小的。
3)估算上述场景下信号与噪声的幅度比，得
其中，是上述场景下的信号幅度。
4)估算上述场景下的最小噪声幅度求解方程组
得
其中，Aobj是模拟AGC对接收信号进行幅度调整的目标幅度。
5)在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最小增益Gmin(单位是dB)。
2、估算模拟AGC的最大增益：
1)根据网络规划，确定ADC的期望采样带宽BADC及其范围内带宽最小的载波的带宽Bmin。
2)根据网络规划，确定符号信噪比预算值最小的波形的符号信噪比预算值。此值为符号信噪比的线性值，用(Es/N0)min表示。
3)根据网络规划，确定接收(带噪)期望信号功率最小的场景：在ADC的期望采样带宽范围内，只有带宽最小的载波在通信，且此载波采用了网络规划中符号信噪比预算值最小的波形。在此场景下，模拟AGC的增益最大，因此，噪声幅度也是最大的。
4)估算上述场景下信号与噪声的幅度比，得
其中，是上述场景下的信号幅度。
5)估算上述场景下的最大噪声幅度求解方程组
得
6)在系统空载(即只接收噪声)的条件下，调整模拟AGC的增益，使得噪声峰值(几乎)达到的水平。此时的增益就是模拟AGC的最大增益Gmax(单位是dB)。
3、设置模拟AGC增益的初值：将模拟AGC的初始增益设置为Gmax。
三、最后，以资源分配周期为周期，对模拟AGC的增益进行估计和调整。
动态增益调整方法包含两个步骤：1、根据每一次资源分配后的网络配置情况，估算模拟AGC的增益调整增量；2、根据估算的增益调整增量对模拟AGC的增益进行调整。
其中，增益调整增量估算方法的具体步骤如下：
1)根据每一次资源分配后的网络配置情况，估算信号与噪声的幅度比，得
其中，As和An分别表示新配置下信号和噪声的幅度，Bi是ADC期望采样带宽范围内第i个载波的带宽，是新配置下第i个载波采用的符号信噪比预算值最大的波形的符号信噪比预算值。对于没有启用的载波，
2)以模拟AGC的最小增益为参考基准，估算使接收(带噪)信号的幅度达到目标幅度时，模拟AGC需要调整的增益增量(单位是dB)。求解方程组
得
3)以模拟AGC的最小增益为参考基准，估算使接收(带噪)信号的幅度达到目标幅度时，模拟AGC需要调整到的目标增益Gobj(单位是dB)，得
4)根据模拟AGC的目标增益Gobj和当前增益Gcurrent估算增益调整增量ΔG(单位是dB)，得
ΔG＝Gobj-Gcurrent。
5)按增益调整增量ΔG在所述动态调整范围内对模拟AGC的增益进行调整。