JP2000183765A

JP2000183765A - Ａｇｃ装置

Info

Publication number: JP2000183765A
Application number: JP10357748A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Ozaki; 崎和久尾
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP3531510B2

Abstract

(57)【要約】【課題】突発的・一時的に入力信号レベルが相当大幅
に増減したときのＡＧＣアンプのＡＧＣ機能をより適切
に制御し得るＡＧＣ装置を提供する。【解決手段】この発明はＡＧＣ装置（６０）を提供す
るものである。ＡＧＣ装置（６０）は、ディジタル変調
された受信信号の受信周波数帯域内に発生した妨害波を
検出する妨害波検出器（６２）と、ＡＧＣ増幅器（６
１）のゲインを一時ホールドするラッチ（６５）と、妨
害波検出器（６２）によって妨害波が検出されたときラ
ッチ（６５）に所定時間のゲインホールドを指示するゲ
インホールド制御部（６３）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル放送波
などを受信する装置において、広帯域ディジタル変調さ
れたマルチキャリア信号波（以下、「ＯＦＤＭ波」とい
う）を受信する場合、一時的な妨害波または無信号状態
に基づくＡＧＣゲインの自動調整による悪影響を減少す
る手段を備えたＡＧＣ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、放送波をディジタル化し、高音
質、高画質化、多チャネル化、データ放送への展開な
ど、サービスの高度化を目指した開発が盛んである。現
在検討されている国内の放送方式はＯＦＤＭ（直交周波
数分割多重通信方式）と称されるマルチキャリアの多重
方式が有力である。この方式はそれぞれ入力ディジタル
信号で変調された数百〜数千本のキャリアをまとめて送
信するもので、妨害排除能力や周波数利用効率が高い多
重化方式として知られている。

【０００３】ＯＦＤＭ波はスペクトラムが矩形状にな
り、帯域が拡散する。そのため、妨害波があっても全体
のＯＦＤＭ波に対する妨害波の占有率が低下し、誤り訂
正などで妨害を排除しやすいという利点がある。しか
し、ＯＦＤＭ波は広帯域なので妨害波を受ける確率自体
は多くなる。妨害波はフェージングなど、種々の原因で
発生するが、一般的には既存のアナログ放送波のように
周波数が固定していて連続したものと、ノイズやスプリ
アスなどの時間の短い突発的なものがある。一般に放送
波などの無線受信機はアンテナからの入力信号が非常に
微少で、フェージングやマルチパスなどの伝搬途中での
振幅の変動が大きい。そこで受信機側で局部発振器信号
との混合などの信号処理を行うためには、受信信号を一
定の振幅に揃える必要がある。そのため受信機のＲＦ部
（無線周波数受信部）には入力の振幅変動を吸収して一
定の出力振幅を得るＡＧＣ増幅器（ＡＧＣアンプ）が配
置される。このＡＧＣアンプには一定の応答時定数が設
定されている。

【０００４】このＡＧＣアンプに前記のような妨害波が
重畳すると、その重畳信号は振幅増加となって現れ、そ
のため、受信機のＡＧＣ増幅器は出力振幅を規定値内に
抑制するため、ゲインを下げて対処する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】放送波受信機への到来
妨害波には、大別して、周波数が固定していて連続した
ものと、ノイズやスプリアスなどの周波数が不特定で時
間的に短い突発的なものがある。

【０００６】ＡＧＣアンプにその応答時定数より時間的
に短い突発的な妨害波が重畳した場合、ゲイン制御の開
始が遅れるばかりでなく、妨害波が無くなった後も時定
数に対応する一定時間はゲインを下げたままの状態が継
続しゲイン回復が遅れる。そのため、本来の信号に対す
る実効的な振幅が減少してＡＤコンバータなどのサンプ
リング精度が低下する時間が長くなるといった問題が生
じる。

【０００７】これに対処してＡＧＣアンプの応答時定数
をいたずらに短くしてしまうと、断続的な無信号の放送
波を受信したときの応答が遅れるという新たな問題が生
じてしまう。従って、両者の折衷案をとる形で一定の応
答時定数が決められていた。

【０００８】他方、ＡＧＣループにはローパスフィルタ
（ＬＰＦ）のカットオフ周波数を調整することによって
ＡＧＣループに一定の応答時定数を設定している。この
時定数が長いと、周波数成分の高い入力信号を制御でき
ずに飽和を起こしたり、振幅が小さくてサンプリング精
度の低下を招いたりする。逆に、この時定数が短すぎる
と、前記の問題はなくなるが、フェージングなどで一時
的に入力信号レベルが低下し無信号に近い状態になった
時は、急にゲインが増大して信号レベルが回復したと
き、ゲインが大きすぎて飽和してしまい、正常な信号受
信をすることができなくなる。

【０００９】そのため、フェージングシミュレータなど
で実験し、両者の折衷案相当の時定数を設定するのが一
般的である。しかし、より速い応答でフェージングに対
処する一方、受信不能時間を確実に減少させるために
は、どちらの時定数でも不足である。

【００１０】従って本発明は、突発的・一時的に入力信
号レベルが相当大幅に増減したときのＡＧＣアンプのＡ
ＧＣ機能をより適切に制御し得るＡＧＣ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】さらに本発明は、妨害波対策として、ＡＧ
Ｃアンプの応答時定数を一定に決定するものの、前記の
ようにＡＧＣアンプの時定数より短い妨害波で一時的に
振幅が増加してもＡＧＣアンプのゲインを若干減少させ
るだけで一時的にゲインをホールドし、ゲインが長い時
間下がり続けることによる回復遅れを回避し得るＡＧＣ
装置を提供することを目的とする。

【００１２】さらにまた本発明は、無信号対策として、
ＡＧＣアンプの応答時定数を短く設定するものの、無信
号状態から正常状態に回復した時のゲインの急増を防止
し得るＡＧＣ装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ディジタル変調された受信信号の受信周波
数帯域内に発生した妨害波を検出する妨害波検出手段
と、ＡＧＣ増幅器のゲインを一時ホールドするホールド
手段と、妨害波検出手段によって妨害波が検出されたと
きホールド手段に所定時間のゲインホールドを指示する
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】さらに本発明は、ＡＧＣ増幅器に動作時定
数を調整する手段を備えるとともに、ディジタル変調さ
れた受信信号が所定レベル以下に低下したときそれを検
出して無信号検出信号を出力する無信号検出手段と、こ
の無信号検出手段から無信号検出信号が出力されたとき
ＡＧＣ増幅器のゲインを一時的にホールドするホールド
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は一般的なＯＦＤＭ波ＷＯの
スペクトラムを示すものである。横軸は周波数ｆであ
り、縦軸は振幅Ａである。複数のディジタル変調された
ディジタル信号が数百から数千個のキャリアに分散して
多重化されている。キャリアは相互干渉を生じない周波
数間隔に設定配置されており、シンボル単位の短時間
（ミクロ）観測では線スペクトルがバラバラに現れる
が、そのような線スペクトルは連続して出現するので、
長時間（マクロ）観測では図１に示すように広帯域の矩
形状のスペクトラムＷＯになる。この受信波に人工的な
雑音やスプリアスなどの妨害波ＮＳが重畳すると、周波
数ｆ軸上では図１のように現れる。この妨害波ＮＳを時
間ｔ軸上で見ると、図２に示すように時間的に短い妨害
波ＮＳが重畳され、振幅の一時的な増加となって現れ
る。

【００１６】図３は一般的なＯＦＤＭディジタル信号受
信機のブロック図である。アンテナ２で受信された放送
波はＲＦ（無線周波数）アンプ４を介してＡＧＣ（自動
ゲイン調整）増幅器（ＡＧＣアンプ）６に入力される。
ＡＧＣアンプ６は、後段の信号処理を確実にするため、
入力信号の変動を吸収して一定振幅の信号を出力するた
めに設けられているものである。ＡＧＣアンプ６の出力
信号は、局部発振器（ＯＳＣ）９を有する混合器（ＭＩ
Ｘ）８を介して、ＩＦ（中間周波数）アンプ１０に導入
され、ここで中間周波数にされ、さらにバンドパスフィ
ルタ（ＢＰＦ）１２およびＩＦアンプ１４を介してＡ／
Ｄコンバータ１６に導かれ、ここでディジタル化され
る。Ａ／Ｄコンバータ１６とＡＧＣアンプ６との間にゲ
イン調整のためのフィードバック回路７が形成されてい
る。Ａ／Ｄコンバータ１６の出力ディジタル信号はＦＦ
Ｔ１９の助けを借りて周波数領域に変換された上で復調
器１８で復調され、エラー訂正器（ＦＥＣ）２０でエラ
ー訂正されて、トランスポートストリームになり、図示
していないＭＰＥＧ復号器等へ出力され、そこで画像や
音声に復号され再生される。

【００１７】図４はＡＧＣアンプ６の入力対出力特性を
示すものである。これは、受信信号がフェージングやマ
ルチパスなどの原因で時間的に振幅が変動した時、図３
の混合器８以降の信号処理にはほぼ一定振幅の信号を入
力しないと正常に動作しないことを考慮して、入力レベ
ルが変動しても出力レベルを可及的に一定にするため
に、図４に示すようにある値以上の入力信号に対しては
出力が飽和するような特性を持たせているものである。
図３の受信機ではこのような特性を得るため、Ａ／Ｄコ
ンバータ１６の出力データを監視し、その信号の大小を
前段のＲＦアンプ６にゲイン制御信号としてフィードバ
ックして実現している。

【００１８】図５（ａ）は図３のＡＧＣアンプ６に、希
望波に妨害波が重畳した形の到来波が入力されて、過渡
的に振幅が増加した様子を、時間ｔの関数として表した
ものである。この妨害波はＡＧＣアンプ６の時定数より
短い時間で、文字通りパルス状に発生するものとする。
この場合、一次的にはＡＧＣアンプ６の出力は妨害波の
分だけ増大するので、ＡＧＣアンプ６はフィードバック
回路７の作用によりゲインＧを下げ、出力を一定にしよ
うとする。その様子を同図（ｂ）に示す。前記のように
妨害波はＡＧＣアンプ６の時定数より短いので、ＡＧＣ
アンプ６の出力は妨害波に対しゲインを下げるのが遅
れ、振幅ＡおよびゲインＧの回復も遅れる。そのため、
模式的に図３のＡ／Ｄコンバータ１６が最も精度良く動
作する振幅をＡｅとすると、図５（ｂ）のＡＧＣアンプ
６の出力は妨害波のため振幅ＡとゲインＧの回復が遅
れ、振幅Ａｅを下回る時間が長くなって、変換精度が低
下してしまう。

【００１９】そのため、通常のフェージングなどのゆっ
くりした（振幅変動の周期がＡＧＣアンプ６の時定数よ
り十分長い）振幅変動には図４に示すような従来の特性
のＡＧＣ入出力特性で対処し、短時間の妨害波の場合
は、ＡＧＣアンプのゲインを一定時間ホールドし、ゲイ
ンの低下が長く続くことを防止することができる。

【００２０】図６は本発明のＡＧＣ増幅回路６０のブロ
ック図を示すものである。アンテナ２から入った信号は
ＲＦアンプ４を通じて増幅され、ＡＧＣ増幅回路６０に
入力される。ＲＦアンプ４の出力信号は、一方でＡＧＣ
アンプ６１に入力されるとともに、他方でバンドパスフ
ィルタなどで実現される妨害波検出器６２にも入力さ
れ、ここで比較的短時間の振幅変動をもたらす妨害波が
検出される。フェージングなどの比較的長時間の振幅変
動はここでは検出されない。妨害波検出器６２で検出さ
れた妨害波信号はゲインホールド制御部（ＧＨＣ）６３
に伝達される。ＧＨＣ６３には後述のごとくホールド時
間を調整するためのタイマ６４が付設されている。ＡＧ
Ｃアンプ６１には、Ａ／Ｄコンバータ１６（図３参照）
の出力ディジタル信号がフィードバック回路７を介して
フィードバックされ、ラッチ６５およびＤ／Ａコンバー
タ６６を介してアナログ信号に変換され、さらにローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）６７を介して適当な時定数を持た
せた後、ＡＧＣアンプ６１のゲイン制御端子に入力され
る。

【００２１】ＧＨＣ６３は、妨害波検出器６２から妨害
波検出信号を受け取ると、一定時間（タイマ６４で設定
された時間）ラッチ６５にラッチ信号を送って、一時的
にゲインをホールドする。

【００２２】図７（ａ）は図６のアンテナ２の到来波に
妨害波が重畳された場合の、ＡＧＣアンプ６１のゲイン
調整動作を説明するものである。既に述べたように、Ａ
ＧＣアンプ６１は、従来装置の場合、ｔ１時点で妨害波
が到来すると実線で示すように振幅を抑制すべくゲイン
Ｇを低下させる。しかしながら、図６に示す本発明装置
の場合、妨害波が到来した時点ｔ１から遅延時間ｔｄだ
け遅れた時点ｔ２で妨害波検出器６２によって妨害波が
検出され、それにより振幅Ａが増加するのでゲインＧが
Ｇｄだけ減少する。この時点ｔ２でＧＨＣ６３はラッチ
６５にラッチ信号を一定時間送り、図７（ａ）に波線で
示すように時間ｔｈだけ一定ゲインをホールドする。そ
の結果、ＡＧＣアンプ６１の出力は図７（ｂ）に波線で
示すように、時間ｔｈの期間はゲインＧをわずかな値Ｇ
ｄだけ減少した状態で一定にホールドされるため、妨害
波の入力波形がほぼそのままの波形で出力される。その
ため、適正な振幅Ａｅを超える期間が生じ、その期間は
正常に受信できないが、時間的には短いので後処理で訂
正を施すことができる。本発明によれば、図７（ｂ）に
実線で示すように振幅Ａｅ（Ａ／Ｄコンバータ１６が正
常に動作できる振幅）を下回る時間が長く続く事態を回
避することができる。

【００２３】ところで、図８はゲインフィードバック回
路７に設けられているＬＰＦ６７の周波数特性を示すも
のである。カットオフ周波数ｆｃを設定することによっ
てループ全体の時定数を自由に決定することができる。
これによってＡＧＣループの過渡応答などの動特性を決
定することができる。このことを図９を参照して説明す
る。

【００２４】一般的にＡＧＣアンプ６１によって図９
（ａ）に示すように多少の振幅変動を伴う程度の入力信
号ならＡＧＣアンプ６１のＡＧＣ機能によって図９
（ｂ）に示すようにほぼ一定振幅の出力信号を得ること
ができる。ここでＬＰＦ６７の時定数ｔｃを大きくして
みる（図８のカットオフ周波数ｆｃを低くすることに相
当）と、応答速度が遅くなり、図９（ａ）の入力信号に
対し、同図（ｃ）のように細かい（高い周波数の）信号
成分を一定に制御することができないままに出力されて
しまう。そのため、突発的ノイズやマルチパスで高周波
が重畳されたとき応答できないので出力の歪みやＡ／Ｄ
コンバータ１６のサンプリング精度の低下を引き起こ
す。

【００２５】そこで、ＬＰＦ６７の時定数ｔｃを小さく
してみる（図８のカットオフ周波数ｆｃを高くしてみ
る）と、応答速度が早くなり、図９（ａ）の入力信号に
対し、同図（ｂ）のように細かい（高い周波数成分）信
号成分に応答して一定化して出力される。しかし。同図
（ｄ）のＱ部のようにフェージングなどの原因で一時的
に極端に振幅が小さくなり、無信号の状態になったと
き、素早く振幅を回復するように応答するため、無信号
の回復直後の方でアンプゲインＧが急増し、信号振幅Ａ
が回復したときにはゲインＧが最大になって図９（ｅ）
に示すように信号が一時的に大きくなり、やがてＡＧＣ
ループが働き振幅が収束する。図９（ｅ）の場合は無信
号直後の信号が大き過ぎ、ＡＧＣアンプ６１の飽和が起
きて、後段のＡ／Ｄコンバータ１６で正しくサンプリン
グすることができないため、その期間中は受信できな
い。

【００２６】以上により、ＡＧＣアンプ６１の時定数は
大きくても小さくても問題であることがわかる。そのた
め、現実的な設計では両者の折衷的な時定数を実験で求
めるなどしていた。しかし、より高速な応答と、受信不
能時間の減少を図るため、本発明では図１０に示すよう
なゲイン調整回路を構成したものである。ここでは、ラ
ッチ６５に入力するラッチ信号を作り出すために、ＲＦ
アンプ６１の出力信号を整流器７１で整流し、さらにロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）７２を介してコンパレータ７
３の比較信号入力端子に入力する。コンパレータ７３の
他方の基準信号入力端子には基準信号源７４から基準値
Ｖｔが入力される。回路要素７１，７２，７３によっ
て、上述の無信号状態を検出し、その検出結果に従って
ゲインデータをラッチし、ゲインをホールドすることが
できるようにしたものである。

【００２７】図１１（ａ）に示すように無信号区間Ｔｆ
を伴う信号が入力したとき、整流器７１は信号レベルに
応じた同図（ｂ）の信号を出力する。この整流出力には
まだ高周波性のノイズが多く含まれているのでＬＰＦ７
２でそれを減衰させ同図（ｃ）に示すように信号を得
る。この信号はコンパレータ７３で基準値すなわちしき
い値Ｖｔと比較され、Ｖｔ以下であれば同図（ｄ）に示
すようなディジタル出力ＳＭが出力される。このように
無信号状態が一時的でも存在するとそれをディジタル出
力ＳＭとして検出することができる。

【００２８】図１０の装置の動作を、図１２を参照して
説明する。まず図１２（ａ）に示すような一時的に無信
号状態ＳＦの入力信号がＡＧＣアンプ６１に入力された
時、図１０のコンパレータ７３によって無信号状態を検
出し、図１２（ｄ）に示すように時間Ｔｈだけ無信号検
出を行う。この検出出力を受け取ったラッチ６５はディ
ジタルデータでのゲインを時間Ｔｈだけラッチし、ゲイ
ンをホールドする。図１２（ｃ）の実線はその様子を示
している。そのため、ＡＧＣアンプ６１の出力は図１２
（ｂ）に示すように無信号時直前のゲインＧをホールド
するので、入力信号の振幅が回復してもゲインＧが急増
することがなく、図１２（ｂ）に実線で示すように急激
な信号振幅の増大を伴うことなく継続する振幅の信号で
ＡＧＣループが働き正常な振幅制御に入ることができ
る。因みに無信号検出によるアンプゲイン調整を行わな
い従来のＡＧＣアンプの構成であると、図１２（ｃ）に
波線で示すようにゲインが急増し、図１２（ｂ）の波線
のように振幅が過大になってアンプが飽和してしまう事
態を引き起こす。

【００２９】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、突発的・一
時的に入力信号レベルが相当大幅に増減したとき、ＡＧ
ＣアンプのＡＧＣ機能をより適切に制御し、正常受信の
ための回復時間の短縮を図ることができる。

【００３０】ＯＦＤＭ波信号にＡＧＣアンプの時定数よ
り短い妨害波が重畳したとき、一定時間ＡＧＣアンプの
ゲインをホールドすることにより、振幅が過剰になって
いる時間を短くすることができ、後処理で誤り訂正など
を行って信号の正常受信のための回復処理を容易かつ迅
速にすることができる。

【００３１】また、ＡＧＣアンプの時定数を短く設定す
ることにより高い周波数の入力信号に対しての応答がよ
くなり、受信品質が向上する。またこのような設定でも
無信号時、またはその連続入力があって時でも、ゲイン
をその直前の値にホールドすることにより信号レベルが
回復した後で出力が過大になる事態を防止し、受信不能
時間を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＯＦＤＭ波と妨害波のスペクトラムを示す線図
である。

【図２】ＯＦＤＭ波と妨害波の重畳波形を示す波形図で
ある。

【図３】一般的なＯＦＤＭ波受信機のブロック図であ
る。

【図４】ＡＧＣアンプの入出力特性を示す線図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は本発明と従来のＡＧＣアンプ
の出力特性を示す線図である。

【図６】本発明によるＡＧＣ装置の第１の実施形態を示
すブロック図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は本発明と従来のＡＧＣゲイン
特性を示す線図およびＡＧＣアンプの出力特性を示す線
図である。

【図８】一般的なＬＰＦの周波数特性を示す線図であ
る。

【図９】（ａ）〜（ｅ）は従来のＡＧＣアンプの入出力
特性を説明するための線図である。

【図１０】本発明によるＡＧＣ装置の第２の実施形態を
示すブロック図である。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の無信号検出装置の
動作特性を説明するための線図である。

【図１２】（ａ）〜（ｄ）は図１０のＡＧＣアンプの動
作特性を説明するための線図である。

【符号の説明】

２アンテナ４ＲＦ増幅器（ＲＦアンプ）６ＡＧＣ増幅器（ＡＧＣアンプ）８混合器（ＭＩＸ）９局部発振器（ＯＳＣ）１０ＩＦ増幅器１２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４ＩＦ増幅器１６Ａ／Ｄコンバータ６０ＡＧＣ装置６１ＡＧＣアンプ６２妨害波検出器（妨害波検出手段）６３ゲインホールド制御部（ゲインホールド制御手
段）６４タイマ６５ラッチ（ホールド手段）６６Ｄ／Ａコンバータ６７ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０ＡＧＣ装置７１整流器７２ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７３コンパレータ（無信号検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル変調された受信信号の受信周波
数帯域内に発生した妨害波を検出する妨害波検出手段
と、ＡＧＣ増幅器のゲインを一時ホールドするホールド手段
と、前記妨害波検出手段によって妨害波が検出されたとき前
記ホールド手段に所定時間のゲインホールドを指示する
制御手段とを備えたことを特徴とするＡＧＣ装置。
【請求項２】ＡＧＣ増幅器に動作時定数を調整する手段
を備えるとともに、ディジタル変調された受信信号が所定レベル以下に低下
したときそれを検出して無信号検出信号を出力する無信
号検出手段と、この無信号検出手段から無信号検出信号が出力されたと
き前記ＡＧＣ増幅器のゲインを一時的にホールドするホ
ールド手段とを備えたことを特徴とするＡＧＣ装置。