JP2002261638A - Agc制御を行う受信機 - Google Patents

Agc制御を行う受信機

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JP2002261638A JP2001057648A JP2001057648A JP2002261638A JP 2002261638 A JP2002261638 A JP 2002261638A JP 2001057648 A JP2001057648 A JP 2001057648A JP 2001057648 A JP2001057648 A JP 2001057648A JP 2002261638 A JP2002261638 A JP 2002261638A
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detecting
slot
cycle
control
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Masaki Noda
正樹 野田
Isao Ikuta
功 生田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】変調された搬送波信号が一定周期でパワーコン
トロールされ、連続受信するCDMA受信機において、
受信のAGCにステップ型の利得制御を用いる場合、連
続受信中にAGC制御が行われて利得がステップで不連
続に変動しても、その変動の影響を小さくして安定した
受信を行なうAGCの制御方法を提供する。 【解決手段】受信した搬送波信号からパワーコントロー
ルの周期を検出し、パワーコントロールの切替えタイミ
ングで受信AGCのステップ制御を行うことにより連続受
信途中の不連続な制御が行われず安定に受信することが
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、変調された搬送波
信号が一定周期でパワーコントロールされるCDMA(C
ode Division Multiple Access)の受信機に関し、例え
ばDS(Direct Spread)−CDMA/FDD(Frequency
Division Duplex)方式おいて安定した受信を行なう方法
と受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のGSM(Global Syste
m for Mobile communication)
などに用いられている時分割多重アクセス(TDMA)
のAGC制御において、AGCの利得可変増幅器が制御
電圧に対して連続して可変できるアナログ制御の場合
は、送受切替えタイミング信号を用いて、受信期間だけ
AGC制御を行い、送信期間はAGC電圧を保持する方
法や、利得可変増幅器があるステップ間隔(例えば1d
Bステップ)で制御するデジタル制御の場合や、アナロ
グ制御でも受信タイムスロットごとに一定の利得制御を
行う場合は、時分割送受切替えのためのタイミング信号
を用い、受信切替え前にAGC電圧をセットして、次の
受信タイムスロットの利得制御を行う方法が提案されて
いる。後者については、特開平3−16349号公報の
例がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】次世代携帯電話方式と
して、2000年に世界共通の携帯電話方式が、適用周
波数帯域2000MHz、伝送レート2000bpsを
目標にIMT−2000(Intenational
Mobil TelecomunicationSys
tem)と命名され、ITU(Intenationa
l Telecomunication Union)で
標準化作業が行われてきた。IMT−2000にはいく
つかの方式が提案され、W−CDMAと呼ばれる方式も
その中の一方式である。W−CDMAに適用されている
スペクトラム拡散方式は直接拡散方式(DS)で、上り
チャンネルと下りチャンネルの切替えはFDD方式で周
波数によって分離されるため、従来のTDMAの送受切
替えはなく、連続受信や連続送信が行われる。また、近
年、利得制御の精度の向上や直接アナログAGC電圧で
制御するのではない、シリアルやパラレルのシステムバ
スによるデジタル制御の要求から、AGCの利得可変増
幅器はステップ間隔(例えば1dBステップ)で制御す
るデジタル制御方式が求められている。
【0004】このため、従来のAGC制御の方法では、
連続受信であることから送受信切替えタイミングによる
AGC制御は適用できない。また、デジタル制御方式を
常時動作させると、利得制御はステップによる不連続動
作となるため、AGCの制御毎に受信信号にステップ切
替えの過渡応答による振幅変動が加算され、誤り率の増
加が生じる課題があった。
【0005】本発明の目的はかかる点に着目し、DS−
CDMA/FDD方式において、連続受信とデジタル制
御のAGCを用いても安定した受信を行なう方法および
受信機に関する。
【0006】
【課題を解決するための手段】3Gpp(3rd Ge
neration Partnership Proje
ct)規格よりDS−CDMA/FDD方式では、10
mSを1フレームとして16スロットが伝送されスロッ
ト毎に送信電力が制御され、スロットおよびフレーム境
界には図3に示すような25μS×2のガードタイム期
間が設けられている。
【0007】上記課題を解決するために、本発明では、
受信信号をステップで不連続に利得制御する利得可変増
幅器と、その出力から受信信号の振幅を検出する振幅検
出手段と、受信信号のスロットあるいはフレームの周期
を検出する周期検出手段を設け、検出したスロットある
いはフレームの周期に基づいて前記利得可変増幅器の利
得を制御するように構成する。
【0008】また、利得可変増幅器の利得制御は、受信
信号のスロットあるいはフレームのガードタイム期間で
行われるようにする。
【0009】受信信号の振幅を検出する振幅検出手段
は、ガードタイム期間を除くフレームあるいはスロッ
ト、パケットの平均値を出力し、AGC制御に用いる。
【0010】不要なAGCの制御を防止するために、上
記の利得可変増幅器の利得制御周期は、受信振幅の変動
に対応して変更できるようにする。別の方法としては、
受信振幅の変動量のしきい値を設定する手段をもち、振
幅検出手段の出力変動が設定以内の場合は、利得可変増
幅器の制御時刻がきても制御を行わないようにする。
【0011】また、急激な変動に対応するために、受信
信号の振幅を検出する振幅検出手段はピークを検出する
手段と受信振幅の変動量のしきい値を設定する手段をも
ち、振幅検出手段のピーク出力変動が設定を超える場合
は、次の利得制御時刻を待たずに制御を行う手段をも
つ。
【0012】また、集積回路として解決するには、送波
信号がスロットあるいはフレームの一定周期でパワーコ
ントロールされるCDMA方式において、受信信号もし
くは直交検波信号が入力され、受信信号の振幅を検出す
る振幅検出手段と受信信号のパワーコントロールの周期
を検出する周期検出手段と検出したスロットあるいはフ
レームのパワーコントロールの周期に基づいてAGC制
御信号を発生する手段を含むICを採用する。
【0013】変調された搬送波信号が一定周期でパワー
コントロールされるCDMA受信機においては、少なく
とも前置増幅器とミクサと直交検波器とフィルタとステ
ップで不連続に利得制御する利得可変増幅器からなる第
1のICと、受信信号の振幅を検出する振幅検出手段と
受信信号のパワーコントロールの周期を検出する周期検
出手段と検出したパワーコントロールの周期に基づいて
AGC制御信号を発生する手段を含む第2のICを具備
する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図を用いて詳細
に説明する。
【0015】図1は本発明の一実施形態であるAGC制
御を備えた受信機を示すブロック図である。図1におい
て、 100は前置増幅器、101、102はダイレク
トコンバージョンミクサ、103は局部発振器、104
は90°位相器、105、106はベースバンドLP
F、107、108は可変利得増幅器、109はデジタ
ル復調、110はデータ処理、111はレベル検出、1
12はフレーム、スロットタイミング制御、113はサ
ンプルホールドである。本実施例では、主要な機能部の
みを示しており制御マイコンなどの周辺回路ブロック
や、データ処理後のブロックは略している。アンテナ
(図示せず)から入力された変調信号は前置増幅器100
で前置増幅され、ダイレクトコンバージョンミクサ10
1、102、局部発振器103、90°位相器104に
よって直交ベースバンド信号に変換し、ベースバンドフ
ィルタ105、106で希望信号帯域を取り出し、可変
利得増幅器107、108で利得制御され、デジタル復
調109でD/Aされたのち複素周波数検波が行われ、
データ処理110で逆拡散等が行われデータとクロック
信号を得ている。AGC制御は、デジタル復調109で
得られたI/Q信号から振幅情報をレベル検出111で
取り出し、制御情報によりサンプルホールド113から
負帰還で前置増幅100と利得可変増幅器107、10
8を制御するAGC制御ループで行われる。図2は可変
利得増幅器107、108の制御特性例を示した図であ
る。AGC電圧あるいはAGC制御ビット情報に対して
利得がステップ状に変化する。このため、連続受信中に
AGCが動作すると可変利得増幅器107、108の利
得がステップ状に変化し直交ベースバンド信号に不連続
が生じる。フレーム、スロットタイミング制御112
は、データ処理で得られた情報からフレームのタイミン
グとスロットのタイミングを発生する。本発明では、サ
ンプルホールド113をフレーム、スロットタイミング
制御112で制御し、フレーム、スロットの切替えタイ
ミングで新しいAGC制御情報を前置増幅100と利得
可変増幅器107、108に伝達するものである。図4
は、本発明のレベル検出とAGC制御の制御方法の一例
を示す説明図である。連続受信のため、レベル検出11
1の出力はフレームやスロットに関係なく変動してい
る。本例では、スロット期間のレベル検出出力の変動の
平均値がとられ、次のスロットのガードタイム期間にA
GCの制御情報が変化し、該スロット期間はその値が保
持され前置増幅100と利得可変増幅器107、108
の利得が決められる構成である。レベル変化量のしきい
値を設定し、それ以下であればAGCの制御情報を固定
し不要な変化をとめることができる。図5は、レベル変
動が大きいときの割り込み処理の動作の一例を示す説明
図である。レベル変動に急激な変化が発生し、AGCの
変動に直ちに追従が必要な場合に対応するために、受信
信号の振幅を検出する振幅検出手段はピークを検出する
手段をレベル検出に設け、設定したしきい値をピーク出
力変動が超える場合は、次の利得制御時刻を待たずに制
御を行うものである。
【0016】図6は、本発明をICに適用した場合の一
実施例を示すブロック図である。図中、他図と同じ番号
は同一の機能ブロックを示し、200、201はベース
バンド信号入力端子、202はAGC出力端子、300
はベースバンドICである。従来ベースバンド処理のI
Cに含まれるAGC制御はレベル検出111の出力が負
帰還でチューナの利得制御増幅器に戻される。本発明を
適用するために、ベースバンドIC300にフレームあ
るいはスロットのタイミング制御112を設け、フレー
ムあるいはスロットのタイミングに連動してAGC制御
電圧あるいは制御ビット出力を出力あるいはホールドす
る機能を追加した実施例である。
【0017】図7は、本発明をIC構成とする別の実施
例を示すブロック図である。図中、他図と同じ番号は同
一の機能ブロックを示し、301はチューナICであ
る。本実施例では、受信機のフロントエンド部をチュー
ナIC301と本発明を適用したベースバンドIC30
0で構成した例を示しており、受信機の小型化に有効で
ある。
【0018】これまで述べてきた、AGC制御を備えた
受信機とその制御方法はダイレクトコンバージョン方式
の受信機を例に述べてきたが、ヘテロダイン方式へ適用
しても同様な効果が得られることは明らかである。ま
た、チューナの直交検波出力に接続されるA/Dコンバ
ータはデジタル復調に内蔵した例で述べてきたが、外付
けで構成した場合でも、本発明は同様な効果が得られれ
ることは明らかである。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、受信信号をステップで
不連続に利得制御する利得可変増幅器と、その出力から
受信信号の振幅を検出する振幅検出手段と、受信信号の
スロットあるいはフレームの周期を検出する周期検出手
段を設け、検出したスロットあるいはフレームの周期に
基づいて前記利得可変増幅器の利得を制御するように構
成することにより、連続受信でかつステップ利得可変の
AGC制御を用いることができ、AGC制御の精度を向
上できる効果がある。
【0020】また、利得可変増幅器の利得制御周期は、
受信振幅の変動に対応して変更できるようにする。すな
わち、受信振幅の変動量のしきい値を設定する手段をも
ち、振幅検出手段の出力変動が設定以内の場合は、利得
可変増幅器の制御時刻がきても制御を行わないようにす
ることにより不要なAGCの制御を軽減する効果があ
る。
【0021】また、受信信号の振幅を検出する振幅検出
手段はピークを検出する手段と受信振幅の変動量のしき
い値を設定する手段をもち、振幅検出手段のピーク出力
変動が設定を超えるの場合は、次の利得制御時刻を待た
ずに制御を行う手段をもつことにより、急激な変動に対
応できる効果がある。
【0022】また、受信信号もしくは直交検波信号が入
力され、受信信号の振幅を検出する振幅検出手段と受信
信号のパワーコントロールの周期を検出する周期検出手
段と検出したスロットあるいはフレームのパワーコント
ロールの周期に基づいてAGC制御信号を発生する手段
を集積回路に組み込むことにより、上記の効果が簡単に
得られる。
【0023】また、少なくとも前置増幅器とミクサと直
交検波器とフィルタとステップで不連続に利得制御する
利得可変増幅器からなる第1のICと、受信信号の振幅
を検出する振幅検出手段と受信信号のパワーコントロー
ルの周期を検出する周期検出手段と検出したパワーコン
トロールの周期に基づいてAGC制御信号を発生する手
段を含む第2のICを具備することにより小型の受信機
が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のAGC制御を備えた受信機
を示すブロック図である。
【図2】本発明に用いている可変利得増幅器の制御特性
例を示す図である。
【図3】DS−WCDMA/FDDのフレームとスロッ
トと送信パワーの変化の関係を示す説明図である。
【図4】本発明のレベル検出とAGC制御の制御方法の
一例を示す説明図である。
【図5】本発明のレベル変動が大きいときの割り込み処
理の動作の一例を示す説明図である。
【図6】本発明をIC構成とする一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図7】本発明をIC構成とする別の実施例を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
100…前置増幅器、101、102…ダイレクトコン
バージョンミクサ、103…局部発振器、104…90
°位相器、105、106…ベースバンドLPF、10
7、108…可変利得増幅器、109…デジタル復調、
110…データ処理、111…レベル検出、112…フ
レーム、スロットタイミング制御、113…サンプルホ
ールド、200、201…ベースバンド信号入力端子、
202…AGC出力端子、300…ベースバンドIC、
301…チューナIC。
フロントページの続き Fターム(参考) 5K004 AA08 JG01 JH03 5K022 EE01 EE31 5K061 AA11 BB12 CC08 CC13 CC14 CC23 CC52 CD04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変調された搬送波信号がスロットあるい
    はフレームの一定周期でパワーコントロールされる受信
    機において、受信信号をステップで不連続に利得制御す
    る利得可変増幅器と、受信信号の振幅を検出する振幅検
    出手段と、受信信号のスロットあるいはフレームの周期
    を検出する周期検出手段を設け、検出した振幅及びスロ
    ットあるいはフレームの周期を用いて前記利得可変増幅
    器の利得を制御するように構成したことを特徴とする受
    信機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、利得可変増幅器の利
    得制御の周期は、受信振幅の変動に対応して変更できる
    ことを特徴とする受信機。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、利得可変増
    幅器の利得制御は、一定周期で繰り返されるフレームあ
    るいはスロット間のガードタイム期間で行われることを
    特徴とする受信機。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、受
    信信号の振幅を検出する振幅検出手段は、ガードタイム
    期間を除くフレームあるいはスロット期間の平均値を出
    力することを特徴とする受信機。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、受
    信振幅の変動量のしきい値を設定する手段をもち、振幅
    検出手段の出力変動が設定以内の場合は、利得可変増幅
    器の制御時刻がきても制御を行わないことを特徴とする
    受信機。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、受
    信信号の振幅を検出する振幅検出手段はピークを検出す
    る手段と受信振幅の変動量のしきい値を設定する手段を
    もち、振幅検出手段のピーク出力変動が設定を超える場
    合は、次の利得制御時刻を待たずに制御を行うことを特
    徴とする受信機。
  7. 【請求項7】 変調された搬送波信号がスロットあるい
    はフレームの一定周期でパワーコントロールされる受信
    機において、受信信号もしくは直交検波信号が入力さ
    れ、受信信号の振幅を検出する振幅検出手段と受信信号
    のスロットあるいはフレームの周期を検出する周期検出
    手段と検出した振幅及びスロットあるいはフレームの周
    期を用いてAGC制御信号を発生する手段を含むことを
    特徴とする受信機。
  8. 【請求項8】 変調された搬送波信号がスロットあるい
    はフレームの一定周期でパワーコントロールされる受信
    機において、前置増幅器とミクサと直交検波器とフィル
    タとステップで不連続に利得制御する利得可変増幅器か
    らなる第1のICと、受信信号の振幅を検出する振幅検
    出手段と受信信号のスロットあるいはフレームの周期を
    検出する周期検出手段と検出した振幅及びスロットある
    いはフレームの周期を用いてAGC制御信号を発生する
    手段を含む第2のICを具備したことを特徴とする受信
    機。
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