高速数据传输中的自动增益控制.doc

1 9 9 6 年 9 月 第 2 3 卷　第 3 期 西 安 电 子 科 技 大 学 学 报 J O U R N A L 　O F 　X I D I A N 　U N I V E R S I T Y S e p . 1 9 9 6 V o l . 2 3 　N o . 3 X 高速数据传输中的自动增益控制 刘乃安　曾兴雯　陈　健　尹伟谊　裴昌幸 ( 西安电子科技大学通信工程学院　西安 7 1 0 0 7 1 ) 摘要　在分析了普通自动增益控制用于高速数据传输时存在的缺陷之后, 提出 了几种适合高速突发数据传输的自动增益控制方法, 并对其性能进行了分析比较. 关键词: 高速; 突发; 数据传输; 自动增益控制 中图分类号: T N 9 1 9 . 3 在现代通信系统中, 数据通信的比重越来越大, 数据传输的速率也越来越高, 如以太网( 有 线网) , 其数据速率通常为 1 0 M bit/ s. 从无线数据通信来看, 短波数传 M O D E M 的数据率从几 kbit/ s 发展到几十 kbit/ s, 而现在的无线网络产品( 如 N CR 的 Wave L A N ) 的数据率可达 2 M bit/ s 甚至更高. 用这些数传设备, 可以以时分多址( T D M A ) 和码分多址( CD M A ) 或其他方 式组成各种各样的通信网. 而且, 为了获得一定的抗干扰能力和必威体育官网网址性, 一般采用扩展频谱技 术. 这样, 系统的输入信噪比较低, 动态范围却较大, 普通自动增益控制( A GC) 电路就难以适 应这种系统. 同时, 由于移动的原因, 通信距离和信道环境容易发生变化, 特别是这种系统多以 随机突发方式传送数据, 使输入信号的变化十分剧烈和迅速. 在这种情况下, 要使系统工作稳 定可靠, 无疑会对自动增益控制电路提出非常苛刻的要求, 归纳起来, 主要有以下几点: ( 1 ) 动态范围要很宽. 由于输入信号的动态范围很宽, 为了防止信号失真和噪声饱和, 必 然要求 A GC 的动态范围要宽. 通常采用多种 A GC 方式和多级 A GC 电路. ( 2 ) 控制速度要快. 数据速率越高, 要求系统中 A GC 的响应时间越短, 控制速度越快. 特 别是在突发方式工作时, 由于时隙或帧都很短, 其中的同步信号就更短, 为使每个时隙或帧都 能正确接收, A GC 的控制速度就成为需要考虑的首要问题. ( 3 ) 接收机的 A GC 系统不仅要控制送到检测器去的电平, 而且也要能在下面条件下工 作: ( i) 当不存在所需信号且由于干扰存在大量噪声时, A GC 必须控制信号电平以防止假目标 识别; ( ii) 当存在所需信号时, A GC 必须使输出电平仅是输入信号的函数, 而与其他信号无关; ( iii) A GC 必须提供近似临界阻尼特性以防止脉冲展宽, 避免假同步指示. 因此, 如何解决高速数传中的A GC 就显得十分重要. 1　普通 A GC 及其缺陷 普通 A GC 系统由可变增益单元、高频→直流变换电路和直流放大 3 部分组成, 如图 1 所 X 收稿日期: 1 9 9 5-0 6 -1 9  42 4　　　　　　　　　　　　　　　西安电子科技 大学学报　　　　　　　　　　　　　第 2 3 卷 示. 可变增益单元常用可控增益放大器或电调 衰减器, 而高频→直流变换电路一般为包络检 波器. 普通 A GC 若用于扩频系统中, 一般放在 扩频信号的解扩之前, 称之为前置A GC. 前置A GC 的动态范围与可变增益单元的 级数、每级的增益和控制信号的电平有关, 通 常可以做得较大. A GC 的控制速度取决于高 图 1　普通 A GC 框图 频→直流变换器的时常数、直流放大器的速度 和带宽以及可变增益单元的响应速度, 其中起主要作用的是高频→直流变换器的时常数. 据分 析[ 1 ] , 这个时常数一般为调制码元宽度的几百倍甚至几千倍, 因此不会太小, 所以普通A GC 的 控制速度就不快. 在扩频系统中, 输入信噪比较低, 甚至是负信噪比, 即信号电平低于噪声电 平, 若采用前置A GC, 使输出保持一常数, 设输入信号功率为S 1 、噪声功率为N 1 时功率增益为 G 1 , 输出功率为P 0 ; 输入信号功率为S 2 、噪声功率为N 2 时功率增益为G 2 , 输出功率仍为P 0 , 即 G 1 ( S 1 + N 1 ) = P 0 ( 1 ) G 2 ( S 2 + N 2 ) = P 0 ( 2 ) 那么在这两种情况下, 输出端信号功率之比和噪声功率之比分别为 S 0 2 / S 0 1 = [ 1 + ( S 1 / N 1 ) - 1 ] / [ 1 + ( S - 1 ] ( 3 ) 2