一种高精度数字功率实时控制方法

1.本技术涉及卫星导航信号、通信信号、时间频率信号处理技术领域，特别是涉及一种高精度数字功率实时控制方法。


背景技术：

2.对于卫星导航及通信系统，卫星和地面收发设备间相对运动引起的远近效应、电离层延迟、对流层延迟、多径效应等，包括星间链路卫星与卫星之间相对运动等，使得信号之间存在功率变化，都对信号接收存在影响，多普勒以及时延都可以等效为时延变化，在接收机处理或发射机处理中，需要进行时延控制，以补偿这些时延变化。
3.对于功率控制要求较高的系统，比如小于0.5db，一般模拟控制器件的精度都在0.5db左右，无法准确实现功率配比调整，因此高分辨率的功率控制及调整需要在数字部分通过适当的处理实现。传统的数字功率控制精度和实时性不能满足实际需求。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高精度数字功率实时控制方法，该方法能够实现导航、通信信号的大范围高精度的数字功率控制。
5.一种高精度数字功率实时控制方法，所述方法包括：
6.根据预设的功率控制分辨率，得到最小功率控制字取值。
7.根据预设功率控制范围和所述最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值。
8.根据所述最小功率控制字取值和所述最大功率控制字取值，确定功率控制字字长。
9.根据数字信号所需控制功率、所述最小控制字取值以及和所述功率控制字字长，得到数字功率控制字。
10.将所述数字功率控制字在时域上与所述数字信号的每个采样值相乘，得到功率控制后的数字信号。
11.在其中一个实施例中，根据预设的功率控制分辨率，得到最小功率控制字取值，步骤中最小功率控制字取值的计算公式为：
[0012][0013]
其中，δp为预设功率控制分辨率，p
min
为最小功率控制字取值。
[0014]
在其中一个实施例中，根据预设功率控制范围和所述最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值，步骤中最大功率控制字取值的计算公式为：
[0015][0016]
其中，p
max
为最大功率控制字取值；pa为预设功率控制范围，单位为db；p
min
为最小功率控制字取值。
[0017]
在其中一个实施例中，根据所述最小功率控制字取值和所述最大功率控制字取值，确定功率控制字字长，包括：
[0018]
根据所述最大功率控制字取值与所述最小功率控制字取值，得到功率控制字取值范围。
[0019]
根据所述最大功率控制字取值与所述最小功率控制字取值，确定功率控制字字长，所述功率控制字字长是二进制的。
[0020]
在其中一个实施例中，根据数字信号所需控制功率、所述最小控制字取值以及和所述功率控制字字长，得到数字功率控制字，包括：
[0021]
根据数字信号所需控制功率和所述最小控制字取值，采用数字功率控制字取值的计算公式，得到数字功率控制字取值，所述数字功率控制字取值的计算公式为：
[0022][0023]
其中，p为数字功率控制字取值，pv为所需的功率控制值，单位为db；p
min
为最小功率控制字取值；为向下取整操作；
[0024]
根据所述功率控制字取值和所述功率控制字字长，确定二进制的数字功率控制字。
[0025]
一种高精度数字功率实时控制装置，所述装置包括：
[0026]
数字功率控制字计算模块，用于根据预设的功率控制分辨率，得到最小功率控制字取值；根据预设功率控制范围和所述最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值；根据所述最小功率控制字取值和所述最大功率控制字取值，确定功率控制字字长；根据数字信号所需控制功率、所述最小控制字取值以及所述功率控制字字长，得到数字功率控制字；
[0027]
数字信号功率控制模块，用于将所述数字功率控制字在时域上与所述数字信号的每个采样值相乘，得到功率控制后的数字信号。
[0028]
上述一种高精度数字功率实时控制方法，所述方法根据预设功率控制分辨率和预设功率控制范围，确定最适合的功率控制字选择范围，有利于控制字字长的选择；根据功率控制字选择范围选择合适的控制字字长，根据数字信号所需的控制功率、最小控制字取值以及控制字字长确定信号功率控制字，并将所需控制的数字信号每个采样点乘以功率控制字实现高精度功率控制。本方法的数字功率控制在采样点级别完成，因此数字功率控制可以做到实时控制。
附图说明
[0029]
图1为一个实施例中高精度功率控制示意图；
[0030]
图2为一个实施例中高精度数字功率实时控制方法的流程示意图；
[0031]
图3为一个实施例中高精度数字功率实时控制处理流程示意图；
[0032]
图4为一个实施例中高精度数字功率实时控制装置的结构框图。
具体实施方式
[0033]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0034]
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种高精度数字功率实时控制方法，该方法包括以下步骤：
[0035]
步骤100：根据预设的功率控制分辨率，得到最小功率控制字取值。
[0036]
步骤102：根据预设功率控制范围和最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值。
[0037]
步骤104：根据最小功率控制字取值和最大功率控制字取值，确定功率控制字字长。
[0038]
步骤106：根据数字信号所需控制功率、所述最小控制字取值以及和功率控制字字长，得到数字功率控制字。
[0039]
步骤108：将数字功率控制字在时域上与数字信号的每个采样值相乘，得到功率控制后的数字信号。
[0040]
上述一种高精度数字功率实时控制方法中，所述方法根据预设功率控制分辨率和预设功率控制范围，确定最适合的功率控制字选择范围，有利于控制字字长的选择；根据功率控制字选择范围选择合适的控制字字长，根据数字信号所需的控制功率、最小控制字取值以及控制字字长确定信号功率控制字，并将所需控制的数字信号每个采样点乘以功率控制字实现高精度功率控制。本方法的数字功率控制在采样点级别完成，因此数字功率控制可以做到实时控制。
[0041]
在其中一个实施例中，最小功率控制字取值的计算公式为：
[0042][0043]
其中，δp为预设功率控制分辨率，p
min
为最小功率控制字取值。
[0044]
进一步，最小功率控制字取值p
min
的计算公式推导原理：
[0045]
假设数字信号在数字部分的幅度为a，数字信号功率pd为：
[0046]
pd＝(20loga-3)db
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0047]
其中，db为功率单位。
[0048]
当pd分别与功率控制字p1和p2相乘后，数字信号的功率分别为：
[0049][0050]
由上式可以看到，不同功率控制字引起输出功率的变化δpd为：
[0051][0052]
如果功率控制字p1与p2相的比值保持在一个较小的范围，就可以得到很高的功率控制分辨率。为了达到功率控制的分辨率，要求任意的功率控制步进都能够满足分辨率要求。因此，最小的功率控制字与次小的功率控制字之间的比值为：
[0053][0054]
其中，δp为功率控制分辨率，单位为db；p
min
为最小功率控制字。
[0055]
根据公式(5)通过计算可以得到最小功率控制字取值p
min
，p
min
的计算公式如式(1)所示。
[0056]
在其中一个实施例中，最大功率控制字取值的计算公式为：
[0057][0058]
其中，p
max
为最大功率控制字取值；pa为预设功率控制范围，单位为db；p
min
为最小功率控制字取值。
[0059]
进一步的，预设功率控制范围为pa(单位为db)，则对应的功率控制字的最大值取值满足下式
[0060][0061]
根据公式(6)可以计算得到最大功率控制字取值p
max
，p
max
的计算公式如式(6)所示。
[0062]
那么，满足预设功率控制范围为pa(单位为db)、预设功率控制分辨率δp(单位为db)的功率控制字取值为：p
min
～p
max
，步进为1。
[0063]
在其中一个实施例中，步骤104包括：根据最大功率控制字取值与最小功率控制字取值，得到功率控制字取值范围；根据最大功率控制字取值与最小功率控制字取值，确定功率控制字字长，功率控制字字长是二进制的。
[0064]
在其中一个实施例中，步骤106包括：根据数字信号所需控制功率和最小控制字取值，采用数字功率控制字取值的计算公式，得到数字功率控制字取值；根据功率控制字取值和功率控制字字长，确定二进制的数字功率控制字。数字功率控制字取值的计算公式为：
[0065][0066]
其中，p为数字功率控制字取值，pv为所需的功率控制值，单位为db；p
min
为最小功率控制字取值；为向下取整操作。
[0067]
在一个实施例中，提供了一种高精度功率实时控制方法，该方法包括选取功率控制字，结合所需的功率控制值，完成具体功率控制字的计算，并完成实时的功率控制，主要步骤如下：
[0068]
步骤一：计算功率控制字
[0069]
根据确定的功率控制范围，并结合所需的功率控制值，完成功率控制字计算。功率控制字计算公式如式(8)所示。
[0070]
步骤二：实现数字功率控制
[0071]
数字功率控制采用乘法的方式实现，即将数字功率控制字直接在时域上乘以数字
信号，从而达到数字功率控制的方法。由于该数字功率控制在采样点级别完成，因此数字功率控制可以做到实时。
[0072]
在另一个实施例中，如图2给出了高精度功率实时控制方法的流程图，处理流程如下：
[0073]
步骤一：最小功率控制字确定
[0074]
根据给定的功率控制分辨率，结合公式(1)，计算最小功率控制字。
[0075]
步骤二：最大功率控制字确定
[0076]
根据给定的功率控制范围，以及确定的最小功率控制字，结合公式(2)，计算最大功率控制字。
[0077]
步骤三：功率控制字范围确定
[0078]
根据最小、最大功率控制字，选取合适的功率控制字字长，并确定功率控制字范围。
[0079]
步骤四：数字功率控制
[0080]
根据数字所需控制的功率，生成数字功率控制字，并与数字信号相乘，完成数字功率控制。
[0081]
在一个功率控制字选取的实施例中，取功率控制分辨率为0.01db，则根据公式(1)可以计算得到最小功率控制字p
min
≥868.09；若给定的功率控制范围为20db，则根据公式(2)可以计算得到最大功率控制字p
max
≥8680.9。因此功率控制字取值范围可为869～8690，字长为14bit。这样一来，实际信号动态范围为20db，调节分辨率不低于0.00999db，满足指标要求的小于0.01db。
[0082]
应该理解的是，虽然图1、图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图图1、图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0083]
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种高精度数字功率实时控制装置，该装置包括数字功率控制字计算模块和数字信号功率控制模块，其中：
[0084]
数字功率控制字计算模块，用于根据预设的功率控制分辨率，得到最小功率控制字取值；根据预设功率控制范围和最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值；根据最小功率控制字取值和最大功率控制字取值，确定功率控制字字长；根据数字信号所需控制功率、最小控制字取值以及功率控制字字长，得到数字功率控制字；
[0085]
数字信号功率控制模块，用于将数字功率控制字在时域上与数字信号的每个采样值相乘，得到功率控制后的数字信号。
[0086]
进一步的，数字功率控制字计算模块中采用式(1)计算最小功率控制字取值。
[0087]
进一步的，数字功率控制字计算模块，还用于根据预设功率控制范围和最小功率控制字取值，得到最大功率控制字取值，最大功率控制字取值的计算公式为如式(6)所示。
[0088]
在其中一个实施例中，数字功率控制字计算模块，还用于根据最大功率控制字取
值与最小功率控制字取值，得到功率控制字取值范围；根据最大功率控制字取值与最小功率控制字取值，确定功率控制字字长，所述功率控制字字长是二进制的。
[0089]
在其中一个实施例中，数字功率控制字计算模块，还用于根据数字信号所需控制功率和最小控制字取值，采用数字功率控制字取值的计算公式，得到数字功率控制字取值；根据功率控制字取值和功率控制字字长，确定二进制的数字功率控制字。所述数字功率控制字取值的计算公式如式(8)所示。
[0090]
关于高精度数字功率实时控制装置的具体限定可以参见上文中对于高精度数字功率实时控制方法的限定，在此不再赘述。上述高精度数字功率实时控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0091]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0092]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。