JP3471550B2 - A/d変換装置 - Google Patents
A/d変換装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/18—Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
- H03M1/188—Multi-path, i.e. having a separate analogue/digital converter for each possible range
Description
受信信号レベルが激しく変動する場合においても、少な
いビット数でA/D変換可能にし、所望の受信性能を得
ることのできるA/D変換装置に関する。
質を向上するために、受信側で等化、RAKE受信、干
渉除去、同期検波など様々な処理を行うことが提案され
ている。これらの多くは、信号処理によるものである
が、性能を向上するには受信信号を線形受信することを
前提としているものが多い。一方、信号処理を行うため
には、A/D変換器で受信信号をサンプリングする必要
があるが、A/D変換器のビット数はコストに直結する
ものであるため、あまり多くすることができない。逆
に、ビット数が少ないとフェージングによるレベル変動
のために満足する受信性能が得られない。
信号の大きなダイナミックレンジに対応するため、2通
りの工夫がなされてきた。1つは、AGC増幅器を用い
てA/D変換の前の時点で増幅率を制御してダイナミッ
クレンジを吸収するものである。もう1つは、振幅情報
をlog化してからA/D変換し、さらに位相情報は別
途サンプリングを行い、振幅と位相の組から元の受信信
号を再生するものである。以下、これら2つの従来例に
ついて説明する。
変換装置の概略構成である。図6において、1は受信信
号であり、AGC増幅器2、A/D変換器3を経て復調
器4に至る。AGC増幅器2は、受信信号1のレベルに
合わせてその増幅率を変化させ、A/D変換器3の入力
において、あまりダイナミックレンジが大きくならない
ようにする。このことでA/D変換器3のビット数が少
なくても復調器4で十分な復調性能が得られる。
ングする方法である。図7において、11は受信信号で
あり、リミタ増幅器12、位相検波器13および振幅検
波器14を経て復調器15に至る。リミタ増幅器12
は、受信信号11の振幅によらず、一定の振幅に整形す
る増幅器で、リミタ増幅器12の出力からは振幅情報が
欠如するが、位相情報は保持される。このため、位相検
波器13で位相を求めることができる。一方、リミタ増
幅器12は、別途振幅をほぼlog化した値が出力され
るため、これを振幅検波器(通常のA/D変換器でよ
い) 14でサンプリングする。振幅がlog化されてい
るので、大きなダイナミックレンジでも少ないビット数
のA/D変換器で所望の精度が得られる。最後に復調器
15では、位相検波器13でサンプリングした値と振幅
検波器14でサンリングした値とから受信信号11を精
度よく再生し、その結果を用いて復調を行う。このこと
で、十分な復調性能が得られる。
増幅器を用いる方法においては、その増幅率の制御は、
アナログ信号によるループや、ディジタル制御などが知
られているが、いずれにしても急に発せられたバースト
信号などに対して十分に制御ができない上に、フェージ
ングピッチや回線の状態などによって、帰還信号の時定
数やレベル検出方法などの制御方法の最適解が異なるた
め、全ての条件で所望の動作をさせることが難しく、か
つアナログ回路も多く必要となるという課題があった。
ングする方法においては、位相情報と振幅情報は得られ
るものの、それから元の信号を再生するためには多くの
演算量が必要となり、また位相情報と振幅情報の間に時
間差が生じやすく特にシンボルレートが高い場合には劣
化を招きやすいという課題があった。
克服するため、複数の増幅率を有する増幅器を並列に配
置し、各々をサンプリングした後で、最も復調性能が引
き出せるものを選択するようにしたものである。選択論
理は、たとえばA/D変換器のサチレーションを起こさ
ない範囲の最も上位のビットまでデータが入ったものを
選択するなどである。このことにより、急に発せられた
バースト信号に対しても、いかなる回線条件のデータに
対しても、最も復調性能が引き出せるようなサンプリン
グデータが選択できる。また、選択したデータは、その
まま信号処理に用いることができ、変換が不要である。
さらに変換が不要なため、位相情報と振幅情報の間に時
間差が生じるなどの劣化がない。また、A/D変換器を
時分割で使用することで回路規模を抑えることができ
る。
は、受信信号を異なる増幅率で増幅する複数の増幅器
と、各増幅後の信号および受信信号をA/D変換する複
数のA/D変換器と、各A/D変換器から出力される一
連のデータのうち最大値を検出する複数の最大値検出器
と、各A/D変換器から出力される一連のデータを一時
的に蓄えるバッファと、サンプリング信号を選択する選
択器と、選択された信号を復調する復調器とを備え、各
A/D変換器と選択器との間にはバッファと最大値検出
器とを並列に接続し、選択器により選択するサンプリン
グ信号は最大値検出器により検出する最大値から決定す
ることを特徴とするA/D変換装置であり、受信信号の
レベルが激しく変動しても、所望の受信性能が得られる
という作用を有する。
号を異なる増幅率で増幅する複数の増幅器と、各増幅後
の信号および受信信号をA/D変換する複数のA/D変
換器と、各A/D変換器から出力される一連のデータの
絶対値を計算する複数の絶対値計算器と、各絶対値計算
器から出力されるビット毎の論理和を計算する論理和計
算器と、各A/D変換器から出力される一連のデータを
一時的に蓄えるバッファと、サンプリング信号を選択す
る選択器と、選択された信号を復調する復調器とを備
え、各A/D変換器と選択器との間には絶対値計算器と
論理和計算器とを直列に接続するとともに、これらと並
列にバッファを接続し、選択器により選択するサンプリ
ング信号は、各論理和計算器から出力される論理和が1
であるかを検査して決定することを特徴とするA/D変
換装置であり、受信信号のレベルが激しく変動しても、
所望の受信性能が得られるという作用を有する。
号を異なる増幅率で増幅する複数の増幅器と、各増幅後
の信号および受信信号をA/D変換する複数のA/D変
換器と、各増幅後の信号レベルおよび受信信号レベルを
検出する振幅比較器と、前記各A/D変換器から出力さ
れる一連のデータを一時的に蓄えるバッファと、サンプ
リング信号を選択する選択器と、選択された信号を復調
する復調器とを備え、各A/D変換器に振幅比較器を並
列に接続するとともに、各A/D変換器と選択器との間
にはバッファを直列に接続し、選択器により選択するサ
ンプリング信号はA/D変換前の信号レベルから決定す
ることを特徴とするA/D変換装置であり、受信信号の
レベルが激しく変動しても、所望の受信性能が得られる
という作用を有する。
1、図2、図3、図4、図5を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の第1の実施の形態にお
けるA/D変換装置の構成を示すものである。図1にお
いて、101は受信信号、102、103は受信信号1
01をそれぞれ異なる増幅率で増幅する固定増幅器であ
る。104、105、106は各増幅後の出力および受
信信号101をA/D変換するA/D変換器である。1
07は各A/D変換時におけるサンプリング信号の中か
ら最も精度の取れるものを選択する選択器である。10
8は選択器107で選択した信号を用いて復調を行う復
調器である。
て説明する。受信信号101は、それぞれ異なる増幅率
で固定増幅器102、103により増幅された後、各A
/D変換器104、105でアナログ信号からディジタ
ル信号に変換される。受信信号101はまた、A/D変
換器106に直接入力されてディジタル信号に変換され
る。各A/D変換された信号は、そのサンプリング信号
のうち最も精度が取れ、かつサンプリング時にサチレー
ションを起こさなかった信号が選択器107によって選
択され、選択された信号が復調器108により復調され
る。
種類の異なるレベルに変換する例であるが、これはいく
つでもよい。例えば固定増幅器102は40dBの増幅
率、固定増幅器03は20dBの増幅率であるとする。
受信信号101が大きければ、A/D変換器104やA
/D変換器105ではサチレーションを起こし、このデ
ータを使用しても満足する受信性能は得られないが、A
/D変換器106では、増幅を行っていない信号をサン
プリングするので、サチレーションは起こさず、十分な
受信性能が得られる。逆に受信信号101が小さけれ
ば、A/D変換器105やA/D変換器106では、サ
チレーションは起こさないものの、量子化誤差が大きす
ぎて満足な復調性能が得られないが、A/D変換器10
4では、十分な精度でサンプリングが行われ、量子化誤
差が小さいため十分な復調性能が得られる。受信信号1
01が上記2つの場合の中間の大きさであった場合は、
A/D変換器105でサンプリングしたものが最適とな
る。選択器107では、このように最も復調性能が引き
出せると判断したサンプリング信号を選択して復調器1
08に渡し、そこで復調を行う。
2、103を使用して20dBずつ増幅率を変えている
ので、全体で60dBの範囲のダイナミックレンジに対
応することができる。A/D変換器1個では、復調性能
を引き出すために必要なビット数より10ビット余分に
必要となるが、本実施の形態におけるA/D変換器は、
1個当たり20dBのダイナミックレンジを考慮すれば
よいので、余分に4ビット用意しておけばよい。
数の異なる増幅率を有する増幅器で受信信号を増幅し、
各増幅後の信号および受信信号に対してA/D変換を行
い、それらのサンプリング信号の中から最も精度の取れ
るものを選択するようにしたので、受信信号のレベルが
激しく変動しても、所望の受信性能を得ることができ
る。
施の形態におけるA/D変換装置の構成を示すものであ
る。図2において、201は受信信号、202、203
は受信信号201をそれぞれ異なる増幅率で増幅する固
定増幅器である。204、205、206は各増幅後の
出力および受信信号201をA/D変換するA/D変換
器である。207、209、211は各A/D変換器2
04、205、206の出力のうちの最大値を検出する
最大値検出器である。208、210、212は各A/
D変換器204、205、206の出力を一時的に蓄え
ておくバッファである。213は各最大値検出器20
7、209、211およびバッファ208、210、2
12から最大値を選択する選択器である。214は選択
器213で選択した信号を用いて復調を行う復調器であ
る。
て説明する。本実施の形態2が図1に示した実施の形態
1と異なるのは、各A/D変換器204、205、20
6と選択器213との間に、最大値検出器207、20
9、211とバッファ208、210、212を並列に
接続したことであり、したがってその動作も、選択器2
13により選択するサンプリング信号をA/D変換後の
最大値から決定することを除いては同じである。
種類の異なるレベルに変換する例であるが、これはいく
つでもよい。例えば固定増幅器202は40dBの増幅
率、固定増幅器203は20dBの増幅率であるとす
る。受信信号201が大きければ、A/D変換器204
やA/D変換器205ではサチレーションを起こし、こ
のデータを使用しても満足する受信性能は得られない
が、A/D変換器206では、増幅を行っていない信号
をサンプリングするのでサチレーションは起こさず、十
分な受信性能が得られる。逆に受信信号201が小さけ
れば、A/D変換器205やA/D変換器206では、
サチレーションは起こさないものの、量子化誤差が大き
すぎて満足な復調性能が得られないが、A/D変換器2
04では、十分な精度でサンプリングが行われ、量子化
誤差が小さいため十分な復調性能が得られる。受信信号
201が上記2つの場合の中間の大きさであった場合
は、A/D変換器205でサンプリングしたものが最適
となる。
択できるようにするため、各々のA/D変換器204、
205、206の出力をそれぞれバッファ208、21
0、212に一度蓄えておき、それと同時に最大値検出
器207、209、211でA/D変換後の最大値を検
出する。この最大値を検査すればサチレーションを起こ
しているかどうか分かるので、選択器213で正しい選
択を行うことができる。
択器213により選択するサンプリング信号をA/D変
換後の最大値から決定するようにしたので、受信信号の
レベルが激しく変動しても、所望の受信性能を得ること
ができる。
施の形態におけるA/D変換装置の構成を示すものであ
る。図3において、301は受信信号、302、303
は受信信号301をそれぞれ異なる増幅率で増幅する固
定増幅器である。304、305、306は各増幅後の
出力および受信信号301をA/D変換するA/D変換
器である。307、310、313は各A/D変換器3
04、305、306の出力の絶対値を計算する絶対値
計算器である。309、312、315は各絶対値計算
器307、310、313の出力の論理和を計算する論
理和計算器である。308、311、314は各A/D
変換器304、305、306の出力を一時的に蓄えて
おくバッファである。316は各論理和計算器309、
312、315およびバッファ308、311、314
からA/D変換後の最も復調性能を引き出せる信号を選
択する選択器である。317は選択器316で選択した
信号を用いて復調を行う復調器である。
て説明する。本実施の形態3が図1に示した実施の形態
1と異なるのは、各A/D変換器304、305、30
6と選択器316との間に、絶対値計算器307、31
0、313と論理和計算器309、312、315を直
列に接続するとともに、これらと並列にバッファ30
8、311、314を接続したことであり、したがって
その動作も、選択器316により選択するサンプリング
信号をA/D変換後の絶対値の論理和から決定すること
を除いては同じである。
種類の異なるレベルに変換する例であるが、これはいく
つでもよい。例えば固定増幅器302は40dBの増幅
率、固定増幅器303は20dBの増幅率であるとす
る。受信信号301が大きければ、A/D変換器304
やA/D変換器305ではサチレーションを起こし、こ
のデータを使用しても満足する受信性能は得られない
が、A/D変換器306では、増幅を行っていない信号
をサンプリングするので、サチレーションは起こさず、
十分な受信性能が得られる。逆に受信信号301が小さ
ければ、A/D変換器305やA/D変換器306で
は、サチレーションは起こさないものの、量子化誤差が
大きすぎて満足な復調性能が得られないが、A/D変換
器304では、十分な精度でサンプリングが行われ、量
子化誤差が小さいため十分な復調性能が得られる。受信
信号301が上記2つの場合の中間の大きさであった場
合は、A/D変換器305でサンプリングしたものが最
適となる。
択できるようにするため、各々のA/D変換器304、
305、306の出力をそれぞれバッファ308、31
1、314に一度蓄えておき、それと同時に絶対値計算
器307、310、313でA/D変換後の絶対値を取
り、さらに論理和計算器309、312、315でそれ
らの論理和をビット毎に取り、この論理和の中の1が立
っている桁を検査することにより、サチレーションを起
こしているかどうか分かり、選択器316で正しい選択
を行うことができる。
択器316により選択するサンプリング信号をA/D変
換後の絶対値を取ってビット毎に論理和を取ることによ
り決定するようにしたので、受信信号のレベルが激しく
変動しても、所望の受信性能を得ることができる。
施の形態におけるA/D変換装置の構成を示すものであ
る。図4において、401は受信信号、402、403
は受信信号401をそれぞれ異なる増幅率で増幅する固
定増幅器である。404、407、410は各増幅後の
出力および受信信号401をA/D変換するA/D変換
器である。405、408、411は各固定増幅器40
2、403の出力信号レベルおよび受信信号401の信
号レベルを検出する振幅比較器である。406、40
9、412は各A/D変換器404、407、410の
出力を一時的に蓄えておくバッファである。413は各
振幅比較器405、408、411およびバッファ40
6、409、412からA/D変換後の信号の最も復調
性能を引き出せる信号を選択する選択器である。414
は選択器413で選択した信号を用いて復調を行う復調
器である。
て説明する。本実施の形態4が図1に示した実施の形態
1と異なるのは、各A/D変換器404、407、41
0に振幅比較器405、408、411を並列に接続す
るとともに、各A/D変換器404、407、410と
選択器413との間にバッファ406、409、412
を直列に接続したことであり、したがってその動作も、
選択器413により選択するサンプリング信号をA/D
変換前の信号レベルから決定することを除いては同じで
ある。
種類の異なるレベルに変換する例であるが、これはいく
つでもよい。例えば固定増幅器402は40dBの増幅
率、固定増幅器405は20dBの増幅率であるとす
る。受信信号401が大きければ、A/D変換器404
やA/D変換器407ではサチレーションを起こし、こ
のデータを使用しても満足する受信性能は得られない
が、A/D変換器410では、増幅を行っていない信号
をサンプリングするので、サチレーションは起こさず、
十分な受信性能が得られる。逆に受信信号401が小さ
ければ、A/D変換器407やA/D変換器40では、
サチレーションは起こさないものの、量子化誤差が大き
すぎて満足な復調性能が得られないが、A/D変換器4
04では、十分な精度でサンプリングが行われ、量子化
誤差が小さいため十分な復調性能が得られる。受信信号
401が上記2つの場合の中間の大きさであった場合
は、A/D変換器407でサンプリングしたものが最適
となる。
択できるようにするため、各々のA/D変換器404、
407、410の出力をそれぞれバッファ406、40
9、412に一度蓄えておき、それと同時に振幅比較器
405、408、411でA/D変換時の振幅を基準レ
ベルと比較して基準レベルを超える確率を調べ、この確
率を検査することにより、サチレーションを起こしてい
るかどうか分かるので、選択器413で正しい選択を行
うことができる。
択器413により選択するサンプリング信号をA/D変
換前の信号レベルからから決定するようにしたので、受
信信号のレベルが激しく変動しても、所望の受信性能を
得ることができる。
施の形態におけるA/D変換装置の構成を示すものであ
る。図5において、501は受信信号、502、503
は受信信号501をそれぞれ異なる増幅率で増幅する固
定増幅器である。504は各増幅後の信号および受信信
号501を切り替えるアナログスイッチである。505
はアナログスイッチ504で切り替えた信号をA/D変
換するA/D変換器である。506はA/D変換後の各
信号を切り替えるディジタルスイッチである。507、
508、509はディジタルスイッチ506で切り替え
られた信号を一時的に蓄えるバッファである。510は
バッファ507、508、509から出力された信号の
中から最も復調性能が得られるものを選択する選択器で
ある。511は選択された信号を復調する復調器であ
る。
て説明する。本実施の形態5が図1に示した実施の形態
1と異なるのは、受信信号501および異なる増幅率の
増幅器502、503で増幅された信号をそれぞれ対応
するA/D変換器でA/D変換するのではなく、アナロ
グスイッチ504で切り替えながら1つのA/D変換器
505でA/D変換し、さらにそれらをディジタルスイ
ッチ506で各バッファ507、508、509に振り
分けるようにしたことである。
種類の異なるレベルに変換する例であるが、これはいく
つでもよい。例えば固定増幅器502は40dBの増幅
率、固定増幅器503は20dBの増幅率であるとす
る。この例ではアナログスイッチ504でA/D変換器
505の入力を切り替えることで時分割にサンプリング
を行うようにし、A/D変換器505の出力をそれと同
期してディジタルスイッチ506でバッファ507、バ
ッファ508、バッファ509に振り分けることで、A
/D変換器505の数を削減したものである。受信信号
501が大きければ、固定増幅器502や固定増幅器5
03で増幅された信号は、A/D変換器505において
サチレーションを起こし、このデータを使用しても満足
する受信性能は得られないが、増幅を行っていない信号
に対してはサチレーションは起こさず、十分な受信性能
が得られる。逆に受信信号501が小さければ、固定増
幅器503で増幅された信号や増幅されていない信号
は、A/D変換器505においてサチレーションは起こ
さないものの、量子化誤差が大きすぎて十分な復調性能
が得られないが、固定増幅器502で増幅された信号
は、十分な精度でサンプリングが行われ、量子化誤差が
小さいため十分な復調性能が得られる。受信信号501
が上記2つの場合の中間の大きさであった場合は、固定
増幅器503で増幅された信号が最適となる。選択器5
10では、このように最も復調性能が引き出せると判断
したサンプルを選択して復調器511に渡し、そこで復
調を行う。
信信号を異なる増幅率で増幅した後の信号をアナログス
イッチ505で切り替えながらA/D変換するようにし
たので、A/D変換器の数を少なくすることができ、低
コストのA/D変換装置を実現することができる。A/
D変換器の数は本実施の形態では1つであるが、多数の
固定増幅器を用いた場合には、必要最小限の数まで増や
すことができる。
ように、移動通信のように受信レベルの変動が激しい場
合において、回線条件によらず、急に発せられたバース
ト信号に対しても十分な復調性能が得られ、かつ信号処
理を行う際のデータ変換演算などの演算量を削減でき、
データ変換に伴う劣化もない、低コストの優れたA/D
変換装置を実現することができる。
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
ロック図
すブロック図
Claims (3)
- 【請求項1】 受信信号を異なる増幅率で増幅する複数
の増幅器と、各増幅後の信号および受信信号をA/D変
換する複数のA/D変換器と、各A/D変換器から出力
される一連のデータのうち最大値を検出する複数の最大
値検出器と、各A/D変換器から出力される一連のデー
タを一時的に蓄えるバッファと、サンプリング信号を選
択する選択器と、選択された信号を復調する復調器とを
備え、 前記各A/D変換器と前記選択器との間には前記バッフ
ァと前記最大値検出器とを並列に接続し、前記選択器に
より選択するサンプリング信号は前記最大値検出器によ
り検出する最大値から決定することを特徴とする A/D
変換装置。 - 【請求項2】 受信信号を異なる増幅率で増幅する複数
の増幅器と、各増幅後の信号および受信信号をA/D変
換する複数のA/D変換器と、前記各A/D変換器から
出力される一連のデータの絶対値を計算する複数の絶対
値計算器と、前記各絶対値計算器から出力されるビット
毎の論理和を計算する論理和計算器と、前記各A/D変
換器から出力される一連のデータを一時的に蓄えるバッ
ファと、サンプリング信号を選択する選択器と、選択さ
れた信号を復調する復調器とを備え、 前記 各A/D変換器と前記選択器との間には前記絶対値
計算器と前記論理和計算器とを直列に接続するととも
に、これらと並列にバッファを接続し、前記選択器によ
り選択するサンプリング信号は、各論理和計算器から出
力される論理和が1であるかを検査して決定することを
特徴とするA/D変換装置。 - 【請求項3】 受信信号を異なる増幅率で増幅する複数
の増幅器と、各増幅後の信号および受信信号をA/D変
換する複数のA/D変換器と、各増幅後の信号レベルお
よび受信信号レベルを検出する振幅比較器と、前記各A
/D変換器から出力される一連のデータを一時的に蓄え
るバッファと、サンプリング信号を選択する選択器と、
選択された信号を復調する復調器とを備え、 前記 各A/D変換器に前記振幅比較器を並列に接続する
とともに、前記各A/D変換器と前記選択器との間には
前記バッファを直列に接続し、前記選択器により選択す
るサンプリング信号はA/D変換前の信号レベルから決
定することを特徴とするA/D変換装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP01634897A JP3471550B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | A/d変換装置 |
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