一种数字域自动增益控制方法和装置

allin2025-05-23  55


本发明涉及外辐射源型雷达探测,特别是涉及一种数字域自动增益控制方法和装置。


背景技术:

1、外辐射源型雷达不主动发射信号,而是借由其他辐射源辐射到移动目标上产生回波信号,再使用接收机对回波信号进行信号放大、混频和模拟数字转换操作以在数字域进行回波信号处理,进而得到移动目标的距离、速度等信息。鉴于4g和5g无线通信基站具有覆盖范围广、站点资源多等优势,因此被广泛作为外辐射源型雷达的辐射源。4g和5g无线通信基站都使用ofdm波形以获取高的频谱利用率和好的抗多径衰落性能。所以,对于使用ofdm波形的外辐射源型雷达接收机,需对ofdm波形进行数字信号处理,以实现目标回波成功检测的目的。

2、已知ofdm波形x(t)是n个子载波的线性叠加,可以表示为:

3、

4、通常情况下n≥64成立,其中第k个子载波所携带的频域符号为x[k]。通常情况下,x[k]满足独立同分布条件,其均值e[x[k]]=0,平均功率根据中心极限定理,x(t)的正交分量i(t)和同向分量q(t)幅度都趋向零均值高斯分布,ofdm信号功率|x(t)|2服从指数分布。一般情况下,信号x(t)的峰值和平均功率比会达到10db。同时,模拟数字转换器adc的允许输入信号幅度范围为-vp~vp。为了保证adc输出具有高的输出信噪比,需使用数字域自动增益控制dagc模块调整adc输入信号的幅度,使其尽可能地趋近vp而又不超过vp以免被adc限幅而产生非线性失真。因ofdm信号x(t)的幅度服从高斯分布,所以其幅度会概率性的超过vp,因而需使用合适的自动增益控制值来控制x(t)的幅度,使adc输出具有高的输出信噪比,且具有低的非线性失真,以免损伤回波信号的质量。

5、当前通用的自动增益控制方法可分为两类,一类是保证ofdm波形信号i(t)和q(t)的最大幅度值max(i(t))低于vp,此种方法可以避免adc限幅而产生非线性失真,但是忽略了i(t)和q(t)中的低幅度分量,增强了量化失真进而导致adc的输出信噪比不足。另一类是保证ofdm波形信号i(t)和q(t)的平均幅度值e(i(t))低于vp,此种方法会导致较严重的非线性失真,也恶化了adc的输出信噪比。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种数字域自动增益控制方法和装置,能够同时抑制量化噪声和由adc限幅而产生非线性失真,保证adc输出具有较高的信噪比。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种数字域自动增益控制方法,包括以下步骤:

3、对接收到的射频信号进行正交解调,得到i路信号和q路信号;

4、将所述i路信号和q路信号分别进行模数转换,生成i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列;

5、基于所述i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列的幅值生成衰减值;

6、使用所述衰减值对所述i路信号和q路信号进行调整;

7、将调整后的i路信号和q路信号分别进行模数转换,将模数转换后的信号序列进行合并,对合并后的信号进行波形解调。

8、所述基于所述i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列的幅值生成衰减值,具体包括:

9、计算i路ofdm信号序列幅值和q路ofdm信号序列幅值的绝对值;

10、分别计算i路ofdm信号序列幅值的绝对值和q路ofdm信号序列幅值的绝对值的均值和方差,得到i路均值、i路方差、q路均值和q路方差;

11、计算i路均值和q路均值的平均值以及i路方差和q路方差的平均值,得到均值平均值和方差平均值;

12、基于所述均值平均值和所述方差平均值计算衰减值。

13、所述衰减值通过计算得到,其中,ρ为衰减值,μ为均值平均值,σ为方差平均值,vopt为模数转换器的最佳输入幅值。

14、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种数字域自动增益控制装置,包括:

15、正交解调模块,用于对接收到的射频信号进行正交解调,得到i路信号和q路信号;

16、模数转换模块,用于将所述i路信号和q路信号分别进行模数转换,生成i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列;

17、衰减值生成模块,用于基于所述i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列的幅值生成衰减值;

18、调整模块,用于使用所述衰减值对所述i路信号和q路信号进行调整;

19、合并解调模块,用于将调整后的i路信号和q路信号分别进行模数转换,将模数转换后的信号序列进行合并,对合并后的信号进行波形解调。

20、所述衰减值生成模块包括:

21、第一计算模块,用于计算i路ofdm信号序列幅值和q路ofdm信号序列幅值的绝对值;

22、第二计算模块,用于分别计算i路ofdm信号序列幅值的绝对值和q路ofdm信号序列幅值的绝对值的均值和方差,得到i路均值、i路方差、q路均值和q路方差;

23、第三计算模块,用于计算i路均值和q路均值的平均值以及i路方差和q路方差的平均值,得到均值平均值和方差平均值;

24、第四计算模块,用于基于所述均值平均值和所述方差平均值计算衰减值。

25、所述第四计算模块通过计算衰减值,其中,ρ为衰减值,μ为均值平均值,σ为方差平均值,vopt为模数转换器的最佳输入幅值。

26、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种外辐射源型雷达接收机,包括:

27、天线,用于接收由移动通信辐射源辐射到移动目标上产生的回波信号;

28、处理器,用于在执行计算机程序时实现上述数字域自动增益控制方法的步骤。

29、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述数字域自动增益控制方法的步骤。

30、有益效果

31、由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明计算i路信号幅度绝对值和q路信号幅度绝对值的均值和方差,再计算i路均值和q路均值的平均值以及i路方差和q路方差的平均值,最后基于得到的两个平均值计算衰减值,通过该衰减值对输入的信号进行调整,从而能够同时抑制量化噪声和由adc限幅而产生非线性失真,保证adc输出具有较高的信噪比。



技术特征:

1.一种数字域自动增益控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的数字域自动增益控制方法,其特征在于,所述基于所述i路ofdm信号序列和q路ofdm信号序列的幅值生成衰减值,具体包括:

3.根据权利要求2所述的数字域自动增益控制方法,其特征在于,所述衰减值通过计算得到,其中,ρ为衰减值,μ为均值平均值,σ为方差平均值,vopt为模数转换器的最佳输入幅值。

4.一种数字域自动增益控制装置,其特征在于,包括:

5.根据权利要求4所述的数字域自动增益控制装置,其特征在于,所述衰减值生成模块包括:

6.根据权利要求5所述的数字域自动增益控制装置,其特征在于,所述第四计算模块通过计算衰减值,其中,ρ为衰减值,μ为均值平均值,σ为方差平均值,vopt为模数转换器的最佳输入幅值。

7.一种外辐射源型雷达接收机,其特征在于,包括:

8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一所述数字域自动增益控制方法的步骤。


技术总结
本发明涉及一种数字域自动增益控制方法和装置,其中,方法包括:对接收到的射频信号进行正交解调,得到I路信号和Q路信号;将所述I路信号和Q路信号分别进行模数转换,生成I路OFDM信号序列和Q路OFDM信号序列;基于所述I路OFDM信号序列和Q路OFDM信号序列的幅值生成衰减值;使用所述衰减值对所述I路信号和Q路信号进行调整;将调整后的I路信号和Q路信号分别进行模数转换,将模数转换后的信号序列进行合并,对合并后的信号进行波形解调。本发明能够同时抑制量化噪声和由ADC限幅而产生非线性失真,保证ADC输出具有较高的信噪比。

技术研发人员:李占亚,陆文恺,卓晓晓,唐亮,赵宇
受保护的技术使用者:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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