JP2000252880A - 利得制御方法、信号処理システム、自動利得制御回路、及び信号処理方法 - Google Patents

利得制御方法、信号処理システム、自動利得制御回路、及び信号処理方法

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JP2000252880A
JP2000252880A JP2000057157A JP2000057157A JP2000252880A JP 2000252880 A JP2000252880 A JP 2000252880A JP 2000057157 A JP2000057157 A JP 2000057157A JP 2000057157 A JP2000057157 A JP 2000057157A JP 2000252880 A JP2000252880 A JP 2000252880A
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    • H04B1/40Circuits
    • H04B1/403Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency
    • H04B1/406Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency with more than one transmission mode, e.g. analog and digital modes

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 利得制御回路によって使用された電力基準レ
ベルの調整を支持する。 【解決手段】 信号処理回路、例えばA/Dコンバータ
206のダイナミックレンジの使用を最大限に行い、信
号クリッピングを最小限に行うように設計された利得制
御を実行するための方法及び装置が記載されている。一
実施の形態では、自動利得制御を行うために用いられる
電力基準レベルが周期的に調整される。本発明の典型的
な状態マシーンは、サンプルの所定数に対応する時間の
間隔対して信号統計データ、例えば信号クリッピングと
閾値統計データとを収集した解析状態を有している。本
発明の状態マシーンはAGC回路308として用いら
れ、信号利得の調整を直接制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動利得制御に関連
し、より詳細には自動利得制御信号を発生させ、及び
(又は)自動利得制御(AGC)回路によって用いられ
る信号電力基準レベルを調整するための方法及び装置に
関連する。
【0002】
【従来の技術】しばしば、情報はデジタル信号を用いて
通信される。典型的なデジタル通信信号の場合、サンプ
リングされた無線周波数(RF)信号のヒストグラム
は、伝統的なガウスのベル形曲線のヒストグラムに類似
するように見える。図1のグラフ100は1つの信号の
ヒストグラムであり、その信号はデジタルサンプリング
システムによって完全に表示され、そのデジタルサンプ
リングシステムにおけるサンプリングは最大負(−)目
盛りから最大正(+)目盛りまで変動する。この信号
は、最大目盛り(max_scale)/3に略等しい
標準偏差を有している。図1では、縦軸はサンプルの発
生率に対応し、一方、横軸は信号を表すサンプルのデジ
タル化された値を表す。信号電力はその標準偏差の2乗
に等しい。それ故、目標とする標準偏差に等しくなるよ
うに信号振幅を制御することによって、信号電力レベル
を標準偏差の2乗に大体設定することができる。
【0003】アナログ/デジタル(A/D)変換のよう
な種々の信号処理動作では、信号処理回路、例えばA/
Dコンバータにおいて完全に有効なダイナミックレンジ
を利用することが望ましい。しかしながら、信号が信号
処理回路の有効なダイナミックレンジを超えると、信号
のクリッピングや他の信号歪みの進入のような望ましく
ない結果が生じた。従って、処理されるべき信号の電力
レベルを制御することがしばしば望ましい。
【0004】AGC回路は処理されるべき信号の電力を
制御するために使用されている。しばしば、これは、A
GC回路により生成された利得制御信号を、信号利得を
制御する同調器又は他の装置に供給することによって行
われている。自動利得制御回路における多くの形態によ
って、信号電力の推定値を比較した電力基準レベルが使
用されている。その時、信号電力が信号基準レベルに近
づくように、AGC信号が調整されている。大抵の公知
のシステムでは、電力基準レベルは固定されている。例
えば、そのシステムの製造時点で、電力基準レベルが所
定値に設定されている。
【0005】図1のグラフ102は、電力基準レベルの
設定が高すぎる場合に生じる状況を示している。グラフ
102を検討することにより、多数の信号クリッピング
が信号の端部103で生じ、受信信号を非線形的に歪ま
せたことが示されている。低すぎ、即ち小さすぎに設定
された電力基準レベルを備えたAGCを使用して制御さ
れた時、グラフ104はグラフ100及び102で図示
された同一信号のヒストグラムである。この場合には完
全なダイナミックレンジ105が図示されていない。こ
の問題は、信号クリッピングの問題より重大ではないけ
れども、利用可能な信号処理回路のダイナミックレンジ
における最適な使用を認めていない。
【0006】図2は、公知のAGC回路208を組み込
んだ受信機200を示している。図示されるように、受
信機200はアンテナ202と、同調器204と、アナ
ログ/デジタル(A/D)コンバータ206と、付加的
な信号処理回路、例えば復調器回路210に接続された
AGC回路208とを備えている。
【0007】公知のAGC回路208は、簡単な2乗演
算を行った後に、低域通過フィルタ処理を施すことによ
り、現在の信号電力レベルを推定する。現在の信号電力
レベルの推定値が所定の電力基準レベル(PRL)20
9より低い場合には、ライン212を介して同調器に供
給されたAGC信号が調整され、それによって同調器2
04がより高い利得を受信信号に適用している。逆に、
信号電力におけるAGC回路の現在の推定値が高すぎる
場合、例えば所定のRLを越えた場合には、AGC信号
は変更され、処理されるべき信号に応用された利得が減
少される。
【0008】通信チャネルが受信信号におけるピーク電
力対平均電力の比を効率的に変更できることがよく知ら
れている。この不都合な結果は、例えばマルチパス(多
重通路)及び(又は)多量の付加雑音のような線形歪み
と、負荷をかけ過ぎた受信機のフロントエンドに関連さ
れたもののような非線形歪みとによって生じ得る。その
ような騒々しい状態の下では、所定の電力基準レベルが
用いられた時、例えばアナログ/デジタル(A/D)コ
ンバータ又は増幅器のような信号処理回路が、付加的な
信号歪みを生じた受信信号を過度にクリッピングする可
能性がある。A/Dコンバータが、デジタル復調器のフ
ロントエンドに配置され、例えばアナログ同調器に続い
た場合、A/Dコンバータにより導入されたクリッピン
グは、復調器エラーを導き得る復調器のフロントエンド
雑音を表している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、公知のA
GC設計は、信号処理回路のダイナミックレンジを最大
限使用することができず、及び(又は)上述された種類
の雑音が存在する場合には不適当なクリッピングを生じ
ている。公知のAGC回路に関してこのような問題は、
固定された電力基準レベルを使用することに主に起因し
ている。
【0010】上述を考慮して、自動利得制御を行う新規
で改善した方法が必要であることが明らかである。望ま
しくは、少なくともいくつかの新規な利得制御方法が、
利得制御回路によって、例えば信号状態を変更すること
に応じて使用された電力基準レベルの調整を支持(サポ
ート)することである。また、望ましくは、相対的に容
易に実行され得る少なくともいくつかの新規な方法及び
装置がデジタル回路を利用することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、信号処理回
路、例えばA/Dコンバータのダイナミックレンジを最
大限度に利用するが、信号のクリッピングを最小限度に
するうように設計された方法で、利得制御を実行する方
法及び装置に向けられている。
【0012】本発明の一つの特徴は、所定の電力基準レ
ベルを使った公知のAGCシステムと比べて、信号クリ
ッピングを低減又は排除することに向けられている。本
発明は、変化する信号状態に応じて自動利得制御のため
に用いられた電力基準レベルを調整することによって上
記を達成する。本発明に従って電力基準レベルを調整す
ることにより、信号クリッピングが最小限度にされ、そ
して信号処理回路、例えばアナログ/デジタルコンバー
タ(ADC)における完全なダイナミックレンジ、又は
殆ど完全なダイナミックレンジが利用されている。
【0013】一実施の形態では、本発明の状態マシーン
(state machine)は、サンプルの所定数に対応する時
間のうち予め選択された期間に対して信号の統計デー
タ、例えば信号クリッピングと、閾値統計データとを収
集した解析状態を有している。解析状態の間に、信号処
理回路によって支持された最小値又は最大値(例えばク
リップ点)のいずれかに等しい又は越えるサンプル数が
蓄積されている。更に、統計データも、信号処理回路の
外側レンジに近い点に対応する閾値を越えたデータサン
プル数上で蓄積されている。種々の信号、例えば種々の
変調方式を用いて変調された信号を処理するために、そ
の閾値が変更され、それによって回路が多重変調方式を
サポートしている。各解析時間の終了時に、点がクリッ
ピングされているならばAGC電力基準レベルを下げ、
又は点が可変閾値を越えないならばAGC電力基準レベ
ルを上げる決定を下す。AGC電力基準レベルを上げる
条件、又は下げる条件のいずれかが満たされないなら
ば、電力基準レベルを変更しない。
【0014】本発明の別の実施の形態では、電力基準レ
ベルの調整よりむしろ、本発明の状態マシーンが信号利
得の調整を直接制御している。即ち、状態マシーンがA
GC回路として用いられている。そのような実施の形態
では、電力基準レベルを上げる条件が満たされたと決定
された時、処理されるべき信号の利得を上げた利得制御
信号が生成される。電力基準レベルを下げ条件が満たさ
れたと決定された時、処理されるべき信号の利得を下げ
た利得制御信号が生成される。電力基準レベルを変更す
るための条件が満たされたと決定された時、処理される
べき信号の利得を制御するために用いられた制御信号
は、信号の利得を変更しないように制御される。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明における付加的な特徴及び
実施の形態が、以下の詳細な説明を考慮して明らかにな
るであろう。
【0016】残念ながら、相違したチャネル状態と変調
タイプとは、異なる電力基準レベルを必要とし、アナロ
グ/デジタルコンバータのような信号処理回路の最適な
使用を確保している。本発明の利得制御システムは、信
号の統計データ、例えばクリッピング及び(又は)閾値
の統計データの関数として、利用された電力基準レベル
をダイナミックに調整している。
【0017】図3は本発明に従って実行される受信機3
00を示す。受信機300は、公知のシステム200と
同様、又は類似した多数の構成要素を備えている。その
ような構成要素は、図2に用いられたのと同じ参照番号
を用いて、図面に示されている。
【0018】本発明の受信機300はアンテナ202
と、同調器204と、アナログ/デジタル(A/D)コ
ンバータ206と、AGC回路308と、電力基準レベ
ル制御回路312と、付加的な信号処理回路、例えば復
調器回路210とを備えている。種々の構成要素は図3
に示されたように互いに接続されている。
【0019】受信機300では、AGC回路308は、
電力基準レベル(PRL)信号を受信するための電力基
準レベル入力を備えている。PRL信号は、AGC回路
308によって用いられた電力基準レベル309を更新
するために利用され、受信信号の利得を制御している。
AGC回路308は公知のAGC回路208と動作の点
で類似している。しかし、公知のAGC回路208と異
なって、本発明の回路308はそのPRL309を周期
的に更新するように設計されている。
【0020】AGC回路308のAGCロック信号出力
は、電力基準レベル制御回路312の対応する入力と、
付加的な信号処理回路、例えば復調器回路210の対応
するAGCロック信号入力とに接続されている。
【0021】AGCロック信号を受信する他に、本発明
の電力基準レベル制御回路312は、処理されるべき信
号、例えばA/Dコンバータ206によって出力された
信号を受信する。従って、処理されるべき信号とAGC
ロック信号とはいずれも電力基準レベル制御回路312
に利用可能である。
【0022】本発明に従えば、電力基準レベル制御回路
312は処理されるべき信号についての統計データを保
持している。例えば、処理されるべき信号が一定の解析
時間内に何回クリップされたか、そしてまた、ここで末
端(tail)閾値と呼ばれる閾値が一定の解析時間内に何
回超えられたかについての統計データを、電力基準レベ
ル制御回路312は利用している。これらの統計データ
を基にして、電力基準レベルが周期的に調整されてい
る。このようにして、信号処理回路、例えばA/Dコン
バータ206の有効なダイナミックレンジが最大利用さ
れ、そして信号クリッピングが回避され、又は最小利用
される。
【0023】ここで、図7に関して、末端閾値を説明す
る。図7は、A/Dコンバータの完全なダイナミックレ
ンジを使用し、信号のクリッピングを回避する完全に量
子化された信号のグラフ700である。最小又は最大い
ずれかのA/D値に等しいサンプル値は存在しないが、
同時に既定された正及び負の末端閾値704、702を
越えた多数のサンプルが存在している。本発明に従っ
て、これらの末端閾値が用いられ、信号処理回路、例え
ばA/Dコンバータ206のダイナミックレンジが適切
に利用されているか否かを決定する。末端閾値704、
702は、正の最大値及び負の最大値、例えば利用可能
なダイナミックレンジの境界を示す第1及び第2最大閾
値より例えば約10%小さい。1つの典型的な実施の形
態では、8ビットは、−127である負の最大値と、+
127である正の最大値とを備えた信号値を表すために
用いられている。そのような実施の形態では、QAM及
びVSB信号に対して、+/−100の末端閾値が良好
な結果を生むことがわかる。他の種類の信号に対して、
わずかに異なる末端閾値が望ましい場合もある。従っ
て、異なる種類の信号に対して異なる末端閾値を格納且
つ使用されてもよく、一実施の形態ではそのようであ
る。
【0024】図5は本発明に従って実行された電力基準
レベル制御回路312の詳細な図である。図に示された
ように、回路312はモニタ回路502、クリップカウ
ンタ504、閾値カウンタ506、制御ロジック508
及び解析回路510を備えている。解析回路は、現在の
PRL値、例えばAGC回路に出力された値を格納する
ためのメモリ512を備えている。
【0025】モニタ回路及び制御ロジック502、50
8はそれぞれ処理されるべきデジタル信号、例えばA/
Dコンバータ206によって出力されたデジタル信号を
受信する。モニタ回路502は正及び負の最大サンプル
値と等しいか、又はそれを越えたサンプル値を検出し、
そのようなサンプルが検出されるたびに、クリップカウ
ンタ504をインクリメント(増加、増大)する。こう
して、正及び負の最大サンプル値によって境界を接した
範囲の外でサンプルを検出することにより、クリップカ
ウンタ504がインクリメントされるようになる。ま
た、モニタ回路502は正及び負の末端閾値を越えたサ
ンプルも検出する。モニタ回路502が正及び負の末端
閾値を越えたサンプルを検出するたびに、閾値カウンタ
506がインクリメントされる。クリップカウンタ50
4の出力、すなわち値CLIP_CNTは解析回路51
0に供給されている。同様に、閾値カウンタ506の出
力、すなわち値THRESHOLD_COUNTも解析
回路510に供給される。
【0026】制御ロジック508は、クリップカウンタ
504と閾値カウンタ506とをリセットし、且つ解析
回路がPRL値512を更新する時間を制御するために
機能する。更新されたPRL値はAGC回路に出力され
る。制御ロジックはその入力として、処理されるべきデ
ジタル信号とAGCロック信号とを受信する。処理され
るべき信号から、制御ロジック508は、所定の解析時
間に対応して予め選択された(preselected)所定のサ
ンプル数が受信された時間を決定する。各解析時間の最
後に、解析回路は、その時間内に生成されたCLIP_
CNTとTHRESHOLD_COUNTとを基にPR
L512を更新するように制御される。
【0027】一実施の形態では、AGCロック信号が表
明されず(de-asserted)、サンプル値がPRLを調整
するための信頼性を欠いていることが示された場合に、
AGCロック信号が再表明される(re-asserted)ま
で、制御ロジック508は、カウンタ504、506を
インクリメントすることと、解析時間の一因となるサン
プルをカウントすることと、PRL値512を更新する
こととを中止する。このようにして、一時的にPRL値
の調整を中止することにより、AGC信号がロックされ
ていなかった(非ロック状態の)時に、他の条件で処理
されるべき間違ったサンプル値に基づいてAGC電力基
準レベルを誤って効力なく変更することが避けられる。
【0028】本発明の電力基準レベル制御回路312に
よって実行され、AGC回路206に利用された電力基
準レベルを自動的に調整する方法が、図8に示された状
態図に例示されている。
【0029】その状態図は3つの状態、即ちモニタ処理
/統計データ収集状態00、電力基準調整状態01、及
びリセット状態10を含んでいる。モニタ処理/統計デ
ータ収集状態00の間に、A/Dコンバータの最小値及
び最大値に等しいサンプル数が、末端閾値レベル(例え
ばTHRESHOLD_COUNT)を越えた点の数と
一緒に、例えば値CLIP_CNTとして蓄積されてい
る。モニタ回路502及びカウンタ504、506は状
態00を満たすように使用される。
【0030】状態00において生じたカウントを発生さ
せる際に用いられたサンプル数を決定する解析時間は十
分に長くなるべきである。その長い時間は、電力基準レ
ベル309に対する調整が、AGC回路308が該調整
に応答可能な速さより速く行われないような時間であ
る。
【0031】一旦モニタ処理/統計データ収集状態00
が、例えば解析時間が満了したために完了されると、動
作は状態01に進み、状態01において電力基準レベル
(PRL)が変更されるべきか否かに関し決定され、何
らかの必要な変更が行われる。解析回路610は状態0
1を満たすように利用される。回路610は、その目的
のためにコンパレータと他の制御ロジックとを備えるこ
ともできる。
【0032】状態01の第1ステップは、何らかのクリ
ッピングが発生したか否かを決定することを含んでい
る。この状態は、0以外の値を取るCLIP_CNTに
より示されている。ステップ804ではCLIP_CO
UNTが0に等しくないことが決定された場合には、動
作がステップ806に進み、そのステップ806におい
て、電力基準レベル制御回路312に格納され、且つ該
回路によって出力された電力基準レベルが、例えば一定
量だけデクリメント(減少)される。PRL512を変
更して、動作が状態01から状態10へ進む。
【0033】しかしながら、状態01のステップ804
において、CLIP_CNTが0に等しいことが決定さ
れた場合には、サンプルがクリップされたことを示さ
ず、動作は、どのサンプルが正又は負の末端閾値を超え
たか否かを決定するステップ808へ進む。THRES
HOLD_COUNTが0に等しいことが決定された場
合には、解析時間の間にどのサンプルも正又は負の閾値
で超えなかったことと、A/Dコンバータ206のダイ
ナミックレンジが利用されていることとが示され、動作
がステップ810へ進む。ステップ810では、電力基
準レベル制御回路312に格納され、且つ該回路によっ
て出力された電力基準レベル512が、例えば一定量だ
けデクリメントされている。PRLを変更して、動作が
状態01から状態10へ進む。
【0034】ステップ808において、EXCESS_
THRESHOLD_COUNTが0に等しくないこと
が決定された場合には、解析時間の間にサンプルのいく
らかが正又は負の閾値で超えたことと、A/Dコンバー
タ206のダイナミックレンジが適切に利用されたこと
とが示され、動作は、変更されるべきでない電力基準レ
ベルで状態10へ進む。
【0035】状態10では、値CLIP_CNTとEX
CESS_THRESHOLD_COUNTとを保持す
るために用いられたカウンタが0にリセットされる。制
御ロジック508はカウンタのリセット動作を実行する
ために使用されている。それから、その処理は、例えば
状態00に戻ることによって、無限に繰返される。この
ようにして、AGC電力基準レベルが繰返し調整され、
A/Dコンバータ206が最適な状態で用いられるよう
に信号レベルを確保している。カウンタ504、506
のリセット動作がPRLを更新した後に生じるように示
されているが、一旦解析時間に対応するカウントが回路
610に供給されると、カウントがリセットされるよう
にしてもよい。従って、PRL値を更新するのに必要な
処理が終了する前に、カウンタがリセットされるように
してもよい。
【0036】ステップ804、808のテスト状態がい
ずれも当てはまらない場所に、一旦基準レベルが到達さ
れると、基準レベルは一定値のままであり、平衡状態で
あるものとみなされ得る。
【0037】図9は、AGC回路に用いられた電力基準
レベル309を制御するため、本発明の電力基準レベル
制御回路312を使用した典型的な結果を示す信号図9
00である。図示された各信号の名称が、特定の信号の
ずぐ左側の第1列に示されている。最初に図示された信
号はAGC信号である。初めに極短い時間に対して該信
号は表明されないが、一旦信号ロックが実現されると、
表明されたままである。AGCロック信号の下に、リセ
ット信号RSTが示される。リセット信号の各変位端は
解析時間の終わりと、新たなPRLを出力し得る点とを
示している。リセット信号下にはクリップカウント(C
LIP_CNT)が示されている。各解析時間の終了時
点で、解析時間の間に完全なクリップカウントが決定さ
れる。完全なクリップカウントはクリップカウント信号
の内側に数値形式で与えられている。クリップカウント
内の変位はリセット信号内の変位に対応し、先行する平
行線を横切ることによって図9で示されている。クリッ
プカウント信号の下には、PRL信号が示されている。
PRL信号の値は、変位インディケータによって示され
た変位と一緒に、数値形式で表示されている。PRL信
号の変位点はRST信号の変位に対応している。図9の
一番下には時間がミリ秒(ms)単位で示されている。
特定の表示例では表示された解析時間のうち各時間の間
に超越閾値カウントが超過されるので、図9で超越閾値
カウントが省略されている。
【0038】図9の例示では、PRLが最初に過剰に高
く、例えば68に設定されている。時間中に、0以外の
クリップカウントが発生するのに応じて、PRL値は、
例えば68から60まで下方に調整されている。一旦P
RL値が60に設定されると、クリップカウントは0に
なり、安定状態の状況が達成される。従って、60に設
定される際に、図9に示された時間期間の残りの部分に
対してPRLは不変のままである。
【0039】公知のAGC回路208と本発明のAGC
回路308とのような種々のAGC回路は、AGCロッ
ク信号を発生する。大多数の信号サンプルが、例えば過
大な雑音により予定レベルから非常に異なった時、AG
Cロック信号は表明されない。従って、表明されない
時、AGCロック信号は、処理されるべきサンプル値が
信頼できないことを他の回路に指示するための役割を果
たす。
【0040】ここで、図4及び図6に関して記述された
ように、本発明の一実施の形態に従えば、外部AGC制
御電圧レベル、例えばAGC信号は、PRLを調整する
ために他の実施の形態において用いられたカウントと制
御ロジックとに直接基づいて制御されている。そのよう
な実施の形態では、CLIP_CNTが0に等しくない
時、利得制御信号が調整、例えばデクリメントされ、処
理されるべき信号の利得が低減される。クリッピングが
検出されなかった場合、AGC信号が信号利得を増大さ
せるため調整されるかもしれない。一実施の形態では、
CLIP_CNTとTHRESHOLD_COUNTと
の両方が0であった時、利得が増加される。信号利得を
増大又は減少するための条件が満たされなかった時、そ
のような実施の形態では、AGC信号は、各解析時間の
終了時に不変のままである。
【0041】図4は、自動利得制御回路として電力基準
レベル制御回路412を用いて実行された受信機400
を示している。図4の実施の形態では、電力基準レベル
制御回路412は、公知の受信機200における公知の
AGC回路208の代わりに用いられている。そのよう
な実施の形態では、電力基準レベル制御回路412が、
処理されるべき信号、例えばA/Dコンバータ206に
よって出力された信号を受信し、AGC信号とAGCロ
ック信号とから処理されるべき信号を発生する。AGC
信号は同調器204のAGC信号入力に供給され、一
方、AGCロック信号は付加的な信号処理回路210に
おいて対応する入力に供給されている。
【0042】電力基準レベル制御回路412は、図4の
実施の形態における使用に適し、図6に詳細に示されて
いる。図6の電力基準レベル制御回路412は、図5の
電力基準レベル制御回路312の設計及び動作と類似
し、図5で上述されたように同様な参照番号を付された
要素の動作を備えている。図6の実施の形態では、制御
ロジック608がAGCロック信号を受信しない。むし
ろ図6の実施の形態では、受信したサンプルの特性に関
係なく、解析回路610はPRL値を周期的に更新す
る。しかしながら、AGCロック信号を発生するため
に、図5に関して上記したように、PRL値の更新に加
えて、解析回路610はPRL値の変化をモニタ(監
視)する。PRL値が所定回数の解析時間、例えば4回
以上の連続解析時間に対して不変のままであった時、A
GCロック信号は表明される。表明状態でAGCロック
信号が表明されなかった時、所定回数の解析時間、例え
ば2回の連続解析時間に対してPRL値の変化が検出さ
れる。このように、解析回路は、PRL値512に対し
て連続的な変化に基づいたAGCロック信号を発生させ
る。
【0043】解析回路610によって周期的に更新され
たPRL値512を、AGC回路として直接用いること
も可能である。しかしながら、AGC信号が別の形式を
なすべき形態では、解析回路は、例えば同調器204に
よって予想される形式を備えたAGC信号に、PRL値
を変換する。同調器204がアナログ信号を受信するた
めに設計された場合には、解析回路512は、デジタル
PRL値をアナログAGC信号に変換するためにD/A
コンバータを備えている。大部分の場合には、AGC値
又は信号レベルが、解析回路610によって生成された
PRL値に比例するであろう。従って、図6の実施の形
態では、電力基準レベル制御回路412は、AGC制御
値であるPRL値でAGC回路と見なされるかもしれな
い。
【0044】本発明の方法及び装置を、例えばVSB復
調器、QAM復調器、結合型QAM/VSB復調器又は
広範な他の復調器、及び(又は)信号処理装置の一部と
して用いることができる。実際に、本発明の方法及び装
置は、信号利得制御が必要とされる大部分の任意の応用
例において用いることが可能である。
【0045】本発明は典型的な実施の形態の状況におい
て記載され、その実施の形態ではA/Dコンバータのダ
イナミックレンジが、許容されるべき最大利得に関して
制限要因であるように作用している。そのような場合に
は、最大信号値は信号歪み、例えばクリッピングを示す
ように働く。他の実施の形態では、例えば信号処理回路
の有効な範囲は所定の最大値によって範囲を定められな
いが、代わりにある点、例えば最大閾値により表示され
ている。該ある点では、信号歪み又は他の望ましくない
状態が発生し始めている。そのような実施の形態では、
正又は負の最大閾値が、それぞれさらに大きな正又は負
の数に等しく又は越えるたびに、クリップカウンタ50
4がインクリメントされる。そのような実施の形態で
は、クリップカウンタ504は、もっと正確には、最大
閾値カウンタとして記述される。
【0046】本発明が複数の個別回路の状況で記述され
たが、例えば、電力基準レベル及び他の情報を格納する
ために使用されたコンピュータメモリを有する汎用コン
ピュータの下で実行されたソフトウエアを用いて本発明
の利得制御方法を実行でき、及び様々な実施の形態では
実際に実行されている。そのような実施の形態では、コ
ンピュータシステムのメモリがカウンタとして動作し、
本発明に従って保持された種々のカウントを格納する。
一方、コンピュータのインターフェース回路は、信号又
は信号情報を受信し、且つ利得制御情報を出力するため
に用いられている。
【0047】本発明を網羅する数多くの別の方法及び装
置は、本出願に含まれた記載から当業者にとって明らか
となるであろう。そのような別の方法及び装置は、本発
明の範囲内にあるものとして考えられている。
【0048】
【発明の効果】本発明の一つの特徴は、所定の電力基準
レベルを使った公知のAGCシステムと比べて、信号ク
リッピングを低減又は排除することに向けられている。
本発明は、変化する信号状態に応じて自動利得制御のた
めに用いられた電力基準レベルを調整することによって
上記を達成する。本発明に従って電力基準レベルを調整
することにより、信号クリッピングが最小限度にされ、
そして信号処理回路、例えばアナログ/デジタルコンバ
ータ(ADC)における完全なダイナミックレンジ、又
は殆ど完全なダイナミックレンジが利用されている。
【0049】一実施の形態では、本発明の状態マシーン
(state machine)は、サンプルの所定数に対応する時
間のうち予め選択された期間に対して信号の統計デー
タ、例えば信号クリッピングと、閾値統計データとを収
集した解析状態を有している。解析状態の間に、信号処
理回路によって支持された最小値又は最大値(例えばク
リップ点)のいずれかに等しい又は越えるサンプル数が
蓄積されている。更に、統計データも、信号処理回路の
外側レンジに近い点に対応する閾値を越えたデータサン
プル数上で蓄積されている。種々の信号、例えば種々の
変調方式を用いて変調された信号を処理するために、そ
の閾値が変更され、それによって回路が多重変調方式を
サポートしている。各解析時間の終了時に、点がクリッ
ピングされているならばAGC電力基準レベルを下げ、
又は点が可変閾値を越えないならばAGC電力基準レベ
ルを上げる決定を下す。AGC電力基準レベルを上げる
条件、又は下げる条件のいずれかが満たされないなら
ば、電力基準レベルを変更しない。
【0050】本発明の別の実施の形態では、電力基準レ
ベルの調整よりむしろ、本発明の状態マシーンが信号利
得の調整を直接制御している。即ち、状態マシーンがA
GC回路として用いられている。そのような実施の形態
では、電力基準レベルを上げる条件が満たされたと決定
された時、処理されるべき信号の利得を上げた利得制御
信号が生成される。電力基準レベルを下げ条件が満たさ
れたと決定された時、処理されるべき信号の利得を下げ
た利得制御信号が生成される。電力基準レベルを変更す
るための条件が満たされたと決定された時、処理される
べき信号の利得を制御するために用いられた制御信号
は、信号の利得を変更しないように制御される。
【図面の簡単な説明】
【図1】デジタルサンプリングシステムによって表示さ
れた信号のヒストグラムである。
【図2】公知の自動利得制御回路を組み込んだ受信機を
示す図である。
【図3】本発明に従って実行された受信機を示す図であ
る。
【図4】自動利得制御回路として本発明の電力基準制御
回路を用いて実行された受信機を示す図である。
【図5】本発明に従って実行された電力基準制御回路を
示す図である。
【図6】本発明に従って実行された自動利得制御回路を
示す図である。
【図7】本発明に従って使用された種々の閾値を示す信
号図である。
【図8】本発明に従って電力基準レベルを調整すること
に関連した状態を示す状態図である。
【図9】本発明の電力基準レベル制御回路を用いること
から得られた典型的な結果を示す信号図である。
【符号の説明】
202 アンテナ 204 同調器 206 A/Dコンバータ 210 付加的な信号処理回路(復調器回路) 212 ライン 300 受信機 308 AGC回路 309 電力基準レベル(PRL) 312 電力基準レベル制御回路 400 受信機 412 電力基準レベル制御回路 502 モニタ回路 504 クリップカウンタ 506 閾値カウンタ 508 制御ロジック 510 解析回路 512 電力基準レベル(PRL) 610 解析回路 700 グラフ 702、704 末端閾値 800 状態図 900 信号図

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 利得制御を行う方法であって、 信号を監視して第1最大閾値に等しいサンプルを検出す
    るステップと、 該第1最大閾値に等しいサンプルを検出するたびに、第
    1カウンタの第1値を増加するステップと、 該第1値の関数として周期的な間隔で基準レベルを更新
    するステップと、 該基準レベルを用いて利得制御動作を実行するステップ
    とを有することを特徴とする利得制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の利得制御方法であって、 前記信号を監視して第1末端閾値を超えるサンプルを検
    出するステップと、 該第1末端閾値を超えるサンプルを検出するたびに、第
    2カウンタの第2値を増加するステップとを更に有し、 前記基準レベルを更新するステップが前記第2値の関数
    として更に実行されることを特徴とする利得制御方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の利得制御方法であって、 前記信号を監視して前記第1最大閾値を超えるサンプル
    を検出するステップと、 前記第1最大閾値を超えるサンプルを検出するたびに、
    前記第1カウンタの前記第1値を増加するステップとを
    更に有することを特徴とする利得制御方法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の利得制御方法であって、 前記第1値が第1所定値を超える場合には、前記基準レ
    ベルを更新する前記ステップが、前記基準レベルを下げ
    るステップを含むことを特徴とする利得制御方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の利得制御方法であって、 前記第2値が第2所定値より小さく、且つ前記第1値が
    前記第1所定値を超えない場合には、前記基準レベルを
    更新する前記ステップが、前記基準レベルを増加させる
    ステップを含むことを特徴とする利得制御方法。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の利得制御方法であって、 前記基準レベルが電力基準レベルであり、前記第1所定
    値が0であり、及び、前記第2所定値が1であることを
    特徴とする利得制御方法。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の利得制御方法であって、 前記基準レベルが電力基準レベルであり、 利得制御動作を実行する前記ステップが、更新された前
    記電力基準レベルを自動利得制御回路に供給するステッ
    プと、 更新された前記電力基準レベルの関数として自動利得制
    御信号を調整するステップとを含むことを特徴とする利
    得制御方法。
  8. 【請求項8】 請求項4記載の利得制御方法であって、 自動利得制御ロック信号を受信するステップと、 該自動利得制御ロック信号が、自動利得制御ロックが存
    在しないことを示す時に、前記第1値の増加を阻止する
    ステップとを更に有することを特徴とする利得制御方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の利得制御方法であって、 自動利得制御ロック信号を受信するステップと、 該自動利得制御ロック信号が、自動利得制御ロックが存
    在しないことを示す時に、前記基準レベルの更新を阻止
    するステップとを更に有することを特徴とする利得制御
    方法。
  10. 【請求項10】 請求項2記載の利得制御方法であっ
    て、 異なる変調技術を用いて変調された信号が処理される時
    に、前記第1末端閾値に対して異なった値を用いるステ
    ップを更に有することを特徴とする利得制御方法。
  11. 【請求項11】 請求項2記載の利得制御方法であっ
    て、 利得制御動作を実行する前記ステップが、前記基準レベ
    ルから自動利得制御信号を発生させるステップと、 発生された該自動利得制御信号の関数として、前記信号
    に適用される利得を制御するステップとを含むことを特
    徴とする利得制御方法。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の利得制御方法であっ
    て、 前記基準レベルが前記周期的な間隔の連続回数に対して
    不変のままである時に、自動利得制御ロックを示す自動
    利得制御ロック信号を、前記基準レベルの関数として発
    生させるステップを更に有することを特徴とする利得制
    御方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の利得制御方法であっ
    て、 前記周期的な間隔のうち多数の連続した部分のそれぞれ
    で前記基準レベルを変更する時に、自動利得制御ロック
    が存在しないことを示すように、前記自動利得制御ロッ
    ク信号を設定するステップを更に有することを特徴とす
    る利得制御方法。
  14. 【請求項14】 請求項1記載の利得制御方法であっ
    て、 信号を監視して第2最大閾値に等しい又は該第2最大閾
    値よりもっと負の値であるサンプルを検出するステップ
    と、 前記第2最大閾値に等しい又は該第2最大閾値よりもっ
    と負の値であるサンプルを検出するたびに、前記第1値
    を増加するステップとを更に有することを特徴とする利
    得制御方法。
  15. 【請求項15】 請求項2記載の利得制御方法であっ
    て、 前記信号を監視して第2末端閾値よりもっと負の値であ
    るサンプルを検出するステップと、 該第2末端閾値よりもっと負の値であるサンプルを検出
    するたびに、前記第2値を増加するステップとを更に有
    することを特徴とする利得制御方法。
  16. 【請求項16】 請求項14記載の利得制御方法であっ
    て、 前記第1最大閾値が、前記信号を処理するために使用さ
    れた信号処理回路によって支持される正の有効範囲の境
    界を示す正の値に対応し、 前記第2最大閾値が、前記信号を処理するために使用さ
    れた前記信号処理回路によって支持される負の有効範囲
    の境界を示す負の値に対応することを特徴とする利得制
    御方法。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の利得制御方法であっ
    て、 前記第1末端閾値が、前記第1最大閾値の85〜95%
    の値であることを特徴とする利得制御方法。
  18. 【請求項18】 信号を処理するためのシステムであっ
    て、 電力基準レベルの関数として、自動利得制御信号を発生
    させるための自動利得制御回路と、 前記信号から更新された電力基準レベルを周期的に発生
    させるために前記自動利得制御回路に接続された電力基
    準レベル制御回路とを備えたことを特徴とする信号処理
    システム。
  19. 【請求項19】 請求項18記載の信号処理システムに
    おいて、 前記電力基準レベル制御回路が、前記信号のサンプルが
    最大閾値以上になった時間と、前記信号のサンプルが前
    記最大閾値より小さい末端閾値を超えた時間とを検出す
    るためのモニタ回路を備えたことを特徴とする信号処理
    システム。
  20. 【請求項20】 請求項19記載の信号処理システムで
    あって、 前記電力基準レベル制御回路が、 前記モニタ回路によって前記信号内で前記最大閾値以上
    のサンプルが検出された回数の第1カウント値を生成す
    るための第1カウント手段と、 前記モニタ回路によって前記信号内で前記末端閾値を超
    えたサンプルが検出された回数の第2カウント値を生成
    するための第2カウント手段と、 前記第1及び第2カウント値の関数として前記電力基準
    レベルを周期的に更新するための手段とを更に備えたこ
    とを特徴とする信号処理システム。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の信号処理システムで
    あって、 前記電力基準レベル制御回路が、所定数の信号サンプル
    を処理することに対応して解析時間の終了時に前記第1
    及び第2カウント値をリセットする制御ロジックを更に
    備えたことを特徴とする信号処理システム。
  22. 【請求項22】 請求項21記載の信号処理システムで
    あって、 前記制御ロジックが自動利得制御ロック信号入力を備
    え、 該自動利得制御ロック信号が、利得制御信号ロックが存
    在しないことを示した時、前記制御ロジックが前記電力
    基準レベルの更新を阻止したことを特徴とする信号処理
    システム。
  23. 【請求項23】 請求項22記載の信号処理システムで
    あって、 残留側波帯(vestigial sideband)信号とクアドラチュ
    ア振幅変調(quadrature amplitude modulated)信号と
    のうち少なくとも1つを受信し、前記利得制御信号に応
    答する増幅器を含む同調器を備えたことを特徴とする信
    号処理システム。
  24. 【請求項24】 信号に適用された利得を制御するため
    の自動利得制御回路であって、 前記信号内のサンプルが最大閾値に等しくなった時間
    と、前記信号内のサンプルが前記最大閾値より小さい末
    端閾値を超えた時間とを検出するモニタ回路と、 該モニタ回路によって前記信号内で前記最大閾値に等し
    いサンプルが検出された回数の関数として、第1カウン
    ト値を生成するための第1カウント手段と、 前記モニタ回路によって前記信号内で前記末端閾値を超
    えたサンプルが検出された回数の関数として、第2カウ
    ント値を生成するための第2カウント手段と、 前記第1及び第2カウント値の関数として自動利得制御
    信号を周期的に更新するための手段とを備えたことを特
    徴とする自動利得制御回路。
  25. 【請求項25】 請求項24記載の自動利得制御回路で
    あって、 解析時間の終了時に前記第1及び第2カウント値をリセ
    ットするための制御回路を更に備えたことを特徴とする
    自動利得制御回路。
  26. 【請求項26】 請求項25記載の自動利得制御回路で
    あって、 前記最大閾値が、前記信号を処理するために使用された
    信号処理回路によって支持された正の有効な信号処理範
    囲の境界を示す正の値に対応したことを特徴とする自動
    利得制御回路。
  27. 【請求項27】 請求項26記載の自動利得制御回路で
    あって、 前記末端閾値が、前記第1最大閾値の75〜95%の値
    であることを特徴とする自動利得制御回路。
  28. 【請求項28】 請求項25記載の自動利得制御回路で
    あって、 解析時間が、前記信号内で所定数のサンプルを処理した
    ことに対応することを特徴とする自動利得制御回路。
  29. 【請求項29】 請求項24記載の自動利得制御回路で
    あって、 前記回路によって生成された利得制御ロック信号を付加
    的な処理回路に供給するための利得制御ロック信号出力
    をさらに備えたことを特徴とする自動利得制御回路。
  30. 【請求項30】 信号を処理する方法であって、 前記信号を監視して第1最大閾値に等しいサンプルを検
    出するステップと、 該第1最大閾値に等しいサンプルを検出するたびに、第
    1値を増加するステップと、 該第1値の関数として周期的な間隔で基準レベルを更新
    するステップと、 更新された前記基準レベルの関数として利得制御信号を
    発生させるステップをを有することを特徴とする信号処
    理方法。
  31. 【請求項31】 請求項30記載の信号処理方法であっ
    て、 利得制御ロック信号を受信するステップと、 受信された該利得制御ロック信号が前記利得制御信号の
    非ロック状態を示す時、前記基準レベルの更新を阻止す
    るステップとを更に有することを特徴とする信号処理方
    法。
  32. 【請求項32】 請求項31記載の信号処理方法であっ
    て、 前記信号を監視して第1末端閾値を超えるサンプルを検
    出するステップと、 該第1末端閾値を超えるサンプルが検出されるたびに、
    第2値を増加するステップと、 周期的な各間隔の終了時に、前記第1及び第2カウンタ
    値をリセットするステップとを更に有し、 前記利得制御信号が前記第2値の関数として生成され、 前記基準レベルが、前記基準レベルを更新する直前の前
    記利得制御信号におけるレベルを示す値であることを特
    徴とする信号処理方法。
  33. 【請求項33】 信号を処理する方法であって、 前記信号を監視して第1最大閾値を超えるサンプルを検
    出するステップと、 該第1最大閾値を超えるサンプルを検出するたびに、第
    1値を増加するステップと、 前記信号を監視して第1末端閾値を超えるサンプルを検
    出するステップと、 該第1末端閾値を超えるサンプルを検出するたびに、第
    2値を増加するステップと、 前記第1及び第2値の関数として利得制御信号を周期的
    な間隔で更新するステップと、 周期的な各間隔の終了時に前記第1及び第2カウンタ値
    をリセットするステップとを有することを特徴とする信
    号処理方法。
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