JP2002368715A - 自動利得調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高
速かつ高精度の利得制御を行う。 【解決手段】 バースト信号検出を契機として、ＲＳＳ
Ｉで検出された受信レベルに応じてアナログ利得制御ア
ンプを制御する。ＯＦＤＭシンボル同期のために算出さ
れるサンプリングされた受信信号の相関値を用いてディ
ジタル信号処理によって高精度な利得制御を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＯＦＤＭ(Orthogona
l frequency division multiplexing)通信に利用する。
特に、ＯＦＤＭバースト信号を受信する装置における自
動利得調整技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体ディジタル音声放送や地上
ディジタルテレビ放送では、直交周波数分割多重（ＯＦ
ＤＭ）技術を用いた伝送方式が用いられている。ＯＦＤ
Ｍは、複数のディジタル変調波を加え合わせたマルチキ
ャリア変調方式の一つであり、データを多数のキャリア
に分散して送るため、一つのシンボルの継続時間が長い
ことと、時間軸でガードインターバルを付加しているこ
とによりマルチパス環境下でも特性の劣化が少ない、適
切な誤り訂正符号と周波数軸上でのインタリーブとを組
み合わせることにより周波数選択性フェージングに強
い、信号波形がランダム雑音に近いため、他のサービス
に妨害を与えにくく受けにくい、帯域利用効率が比較的
よいなどの特徴を有する。これらの特徴を生かして、無
線ＬＡＮなどのデータ伝送にも用いられるようになって
きている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなＯＦＤＭ通
信では、無線ＬＡＮなどのデータ伝送に、バースト信号
による送受信が行われる。ＯＦＤＭバースト信号を受信
するためには、バースト信号の先頭に付加される利得制
御用シンボルとシンボル同期用シンボルとで構成される
プリアンブル区間で利得制御およびＯＦＤＭシンボルの
同期を確立する必要がある。ＯＦＤＭシンボル同期を確
立する方法として、同期用シンボルの繰り返しを自己遅
延相関によって検出する場合に、同期用シンボルの前に
受信信号が一定レベルに収束していなければならず、利
得制御用シンボル区間内での高速な利得制御が要求され
る。

【０００４】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高
速な利得制御を行うことができる自動利得調整装置を提
供することを目的とする。本発明は、高精度の利得制御
を行うことができる自動利得調整装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の自動利得制御装
置は、バースト信号検出を契機として、ＲＳＳＩ（Rece
ived Signal Strength Indicator）で検出された受信レ
ベルに応じてアナログ利得制御アンプを制御することに
より高速な利得制御を実現し、ＯＦＤＭシンボル同期の
ために算出されるサンプリングされた受信信号の相関値
を用いてディジタル信号処理によって高精度な利得制御
を併せて実現することを特徴とする。

【０００６】すなわち、本発明は、自動利得調整装置で
あって、本発明の特徴とするところは、ＩＦ帯のＯＦＤ
Ｍアナログ信号レベルを検出する手段と、この検出する
手段の検出結果にしたがって当該アナログ信号が雑音で
あるか否かを判定する手段と、この判定する手段の判定
結果にしたがって当該アナログ信号が雑音ではないとき
には当該アナログ信号レベルの平均値に基づき当該アナ
ログ信号の増幅利得を調整する手段と、前記判定する手
段の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であ
るときにはその雑音レベルの平均値に基づき前記判定す
る手段の判定閾値を更新する手段とを備え、前記判定す
る手段は、前記検出する手段の検出結果にしたがって当
該アナログ信号レベルの移動平均を算出する手段と、こ
の算出する手段の算出結果と前記判定閾値とを比較する
手段と、この比較する手段の比較結果にしたがって当該
アナログ信号の移動平均が前記判定閾値を上回ったとき
には当該アナログ信号を雑音ではないと判定する手段と
を含むところにある。

【０００７】さらに、ＯＦＤＭディジタル信号に含まれ
る所定の信号パターンと基準となる既知の信号パターン
との相関をとる手段と、この相関をとる手段により得ら
れた前記所定の信号パターンと前記基準となる既知の信
号パターンとの相関レベルにしたがって当該ディジタル
信号の増幅利得を調整する手段とを備えることが望まし
い。

【０００８】

【発明の実施の形態】（第一実施例）本発明実施例の構
成について図１および図２を参照して説明する。図１は
本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバ
ースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブロック構
成図である。図２は本発明第一実施例の自動利得調整装
置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制
御部の要部ブロック構成図である。

【０００９】本発明第一実施例の自動利得調整装置は、
図１に示すアナログ制御部２０と図２に示すディジタル
制御部２１とから構成される。アナログ制御部２０は、
図１に示すように、ＩＦ帯のＯＦＤＭアナログ信号レベ
ルを検出する手段であるＲＳＳＩ１と、このＲＳＳＩ１
の検出結果にしたがって当該アナログ信号が雑音である
か否かを判定する手段であるバースト信号検出部３と、
このバースト信号検出部３の判定結果にしたがって当該
アナログ信号が雑音ではないときには当該アナログ信号
レベルの平均値に基づき当該アナログ信号の増幅利得を
調整する手段であるアナログ自動利得制御部８と、バー
スト信号検出部３の判定結果にしたがって当該アナログ
信号が雑音であるときにはその雑音レベルの平均値に基
づきバースト信号検出部３の判定閾値を更新する手段で
ある雑音レベル測定部６とを備え、バースト信号検出部
３は、ＲＳＳＩ１の検出結果にしたがって当該アナログ
信号レベルの移動平均を算出する手段と、この算出する
手段の算出結果と前記判定閾値とを比較する手段と、こ
の比較する手段の比較結果にしたがって当該アナログ信
号の移動平均が前記判定閾値を上回ったときには当該ア
ナログ信号を雑音ではないと判定する手段とを含むこと
を特徴とする。

【００１０】当該アナログ信号は、準同期検波器９によ
り準同期検波され、さらに、ＡＤ変換器１０によりディ
ジタル信号に変換される。

【００１１】ディジタル制御部２１は、図２に示すよう
に、当該ディジタル信号に含まれる所定の信号パターン
を検出するために当該ディジタル信号と基準となる既知
の信号パターンとの相関をとる手段または当該ディジタ
ル信号に含まれる２つの連続した所定の信号パターンを
検出するために当該ディジタル信号と所定の信号パター
ン長だけ遅延された当該ディジタル信号との自己相関を
とる手段である相関器１１と、この相関器１１により得
られた前記所定の信号パターンと前記基準となる既知の
信号パターンとの相関レベルにしたがって当該ディジタ
ル信号の増幅利得を調整する手段であるディジタル自動
利得制御部１３とを備えたことを特徴とする。

【００１２】すなわち、アナログ制御部２０は、図１に
示すように、ＩＦ帯信号の受信レベル検出信号を出力す
るＲＳＳＩ１と、ＲＳＳＩ１が出力する受信信号レベル
検出信号をアナログ／ディジタル変換するＡＤ変換器２
と、ＡＤ変換器２の出力からバースト信号の有無を検出
するバースト信号検出部３と、バースト信号検出部３で
バースト信号が受信されていないと判断された場合にＡ
Ｄ変換器２の出力を平均して雑音レベルを測定する雑音
レベル測定部６と、バースト信号検出部３でバースト信
号が受信されたと判断された場合にＡＤ変換器２の出力
から信号レベルの測定を行う信号レベル測定部５と、信
号レベル測定部５で測定された信号レベルから利得制御
アンプ７を制御するアナログ自動利得制御部８と、受信
ＩＦ帯信号の利得を制御する利得制御アンプ７と、利得
制御された受信ＩＦ信号を準同期検波する準同期検波器
９と、準同期検波された信号をアナログ／ディジタル変
換するＡＤ変換器１０を備えている。

【００１３】ディジタル制御部２１は、図２に示すよう
に、ディジタル信号に変換された準同期検波信号から自
己または相互相関値を算出する相関器１１と、相関器１
１の出力信号から尖頭値を検出しそのタイミングをＯＦ
ＤＭシンボルタイミングとしＯＦＤＭ復調器１５を制御
するＯＦＤＭシンボル同期検出部１２と、ＯＦＤＭシン
ボル同期検出部１２において検出された相関器１１の出
力信号の尖頭値からアナログ制御部２０での利得の誤差
を検出するディジタル自動利得制御部１３と、前記利得
の誤差を補正するディジタルアンプ１４と、ディジタル
ＯＦＤＭ変調波を復調するＯＦＤＭ復調器１５を備えて
いる。

【００１４】次に、本発明第一実施例の自動利得調整装
置の動作を説明する。図３はＯＦＤＭバースト信号の信
号フォーマットを示す図である。ＯＦＤＭ変調波は、複
数の変調波（サブキャリア）を多重しているため、デー
タパターンによって受信信号レベルが安定しない場合が
あるが、図３におけるＡＧＣシンボルは、振幅がほぼ一
定でレベル検出に適したパターンが用いられる。

【００１５】ＯＦＤＭバースト信号を受信するとき、Ｏ
ＦＤＭシンボルのタイミングを正しく検出し、シンボル
同期を確立することが受信特性に大きく影響を及ぼす。
図３におけるＯＦＤＭシンボル同期のための同期シンボ
ルを正しく検出するために、図３におけるＡＧＣシンボ
ル区間内に受信レベルを安定させておく必要がある。こ
のため、ＡＧＣシンボル区間内で受信信号レベルが同期
シンボルを検出するのに充分安定でかつ高速な利得の制
御が行われなければならない。また、後段のＯＦＤＭ復
調部では、受信信号誤りが発生しないようなより高精度
な利得の制御が行われなければならない。

【００１６】図１に示すように、受信されたＩＦ帯の信
号レベルをＲＳＳＩ１によって検出し、検出されたレベ
ルに対応した信号をＡＤ変換器２によってディジタル信
号に変換する。バースト信号検出部３において、ディジ
タル変換されたＲＳＳＩ１の出力信号の移動平均を算出
し、雑音レベル測定部６で測定された雑音レベルから算
出された信号検出レベルを超えたか否かの判定が行われ
る。雑音レベル測定部６では、バースト信号検出部３に
よって信号が検出されていない場合には、ディジタル変
換されたＲＳＳＩ１の出力信号の平均値を算出し雑音レ
ベルとする。初期動作時は、雑音レベルを最大値に設定
することによってバースト信号検出部３で信号検出され
ないため雑音レベル測定部６において雑音レベルが測定
される。また、信号が検出されていない場合は常に雑音
レベルが測定され、一定時間おきに更新されるように動
作する。バースト信号検出部３での信号検出を高速にす
るために、バースト信号検出部３における信号検出の判
定に用いられる信号検出レベルは、雑音レベル測定部６
で測定された雑音レベルをもとに特性劣化を及ぼす誤検
出または不検出の確率が最も低い最適値に設定する。

【００１７】図４はアナログ制御部２０の動作を説明す
るためのタイミング図である。バースト信号検出部３で
ＲＳＳＩ信号の移動平均値が信号検出レベルを超える
と、信号レベル測定部５においてＲＳＳＩ出力の平均値
の算出が開始され、雑音レベル測定部６における雑音レ
ベル測定が中断する。信号レベル測定部５において一定
時間平均化されたＲＳＳＩの出力値をもとに、アナログ
自動利得制御部８は利得制御アンプ７の制御値を出力す
る。

【００１８】信号レベル測定部５におけるＲＳＳＩの出
力値を平均化する時間は、利得制御アンプ７の出力の応
答が同期シンボルの先頭よりも前に収束するように設定
する。利得制御アンプ７の制御値は、検出されたバース
ト信号を受信している間は保持され、ＯＦＤＭ復調器１
５においてバースト信号の終了が確認されると初期値に
設定される。初期値を利得制御アンプの最小ゲインとな
るような制御値を設定することで、後段の相関器１１の
出力は十分小さい値となり、バースト信号が受信されて
いない間はＯＦＤＭシンボル同期検出部１２での誤検出
が発生しない。利得制御アンプ７の出力信号は局部発振
器を備えた準同期検波器９でＩＦ帯からベースバンド帯
の信号に変換される。ベースバンド信号に変換された受
信信号はＡＤ変換器１０によってサンプリングされディ
ジタル信号に変換される。

【００１９】ディジタル信号に変換された受信信号は相
関器１１に入力され、相関器１１は図３（ａ）のフレー
ム・フォーマットを有する受信信号の場合には、あらか
じめ用意された同期シンボルパターンとの相関値を、ま
た、図３（ｂ）のフレーム・フォーマットを有する受信
信号の場合には、同期シンボル長だけ遅延した信号との
相関値を算出する。

【００２０】相関値が最大となるタイミングで同期シン
ボルが検出されたと判断され、そのタイミングがＯＦＤ
Ｍシンボル同期タイミングとなる。図５はＯＦＤＭシン
ボル同期検出部１２の動作を説明するための図である。
ＯＦＤＭシンボル同期検出部１２では、相関器１１の出
力値の尖頭値を検出し、そのタイミングをＯＦＤＭシン
ボルタイミングとしてＯＦＤＭ復調器１５を制御する。
また、検出された尖頭値は既知のパターンの相関値であ
るので、利得制御アンプ７の出力信号のレベルを容易に
算出することができ、算出されたレベルに応じてディジ
タルアンプ１４の制御値を出力し、アナログ制御部２０
での利得誤差を補正する。

【００２１】これにより、ＯＦＤＭ変調波バースト信号
の先頭部での高速な利得制御が可能である。その理由
は、本発明がバースト信号検出を契機に利得制御を行っ
ているものであるが、ＲＳＳＩを用いることによって高
速なバースト信号検出および信号レベル検出を実現でき
るからである。

【００２２】さらに、受信信号を誤って復調および復号
する可能性がある利得制御アンプの固体差や温度特性な
どによって生じた利得誤差の補正を簡易な回路で実現す
ることが可能である。その理由は、ＯＦＤＭシンボル同
期検出に用いられる相関器１１の出力値から、アナログ
信号の利得制御アンプ７での利得誤差を容易に算出する
ことができ、ディジタル信号処理により簡易な回路で高
精度な制御が可能であるからである。また、変調波の多
重波であるＯＦＤＭ変調波受信信号の場合には、受信信
号レベルがデータパターンによってばらつくため、既知
のパターンから受信レベルを算出することにより高精度
な利得制御が実現できる。

【００２３】（第二実施例）本発明第二実施例を図６お
よび図７を参照して説明する。図６および図７は本発明
第二実施例の自動利得調整装置の要部ブロック構成図で
ある。

【００２４】本発明第二実施例の自動利得調整装置は、
図６に示すアナログ制御部８０と図７に示すディジタル
制御部８１とから構成される。アナログ制御部８０は、
図６に示すように、利得制御アンプ６４を制御して高速
な利得制御を得る。ＲＳＳＩ５１では、ＩＦ帯受信信号
の受信レベルを検出して受信レベル強度に応じた電圧を
出力し、この電圧をＡＤ変換器５２によりサンプリング
クロック５３の周期でサンプリングしてディジタル信号
に変換する。ディジタル信号に変換されたＲＳＳＩ信号
は積算器５４で一定時間積算されて移動平均値が出力さ
れる。判定器５５では、前記移動平均値と雑音レベル測
定部で測定された雑音レベルを元に設定された信号検出
閾値とを比較し、前記移動平均値が信号検出閾値を超え
た場合には、信号検出状態を示すステータス信号を出力
する。

【００２５】信号検出状態になると雑音レベル測定部の
ゲート５７が閉じて雑音レベル測定を中断する。バース
ト信号検出部において信号が検出されていない状態で
は、雑音レベル測定部のゲート５７が開いて積算器６０
に信号レベル測定部の積算器５４の出力が供給され、カ
ウンタ５８にサンプリングクロック５３が供給され、雑
音レベルが十分に安定して得られるように信号レベル測
定部で積算されたＲＳＳＩ信号をさらに平均化する。

【００２６】カウンタ５８で所定の積算時間に到達する
とフリップフロップ５９の値が積算器６０の出力値に更
新される。ここで、プリップフロップ５９の初期値を最
大値に設定しておくことで、初期状態によるバースト信
号の誤検出の発生を防ぐことができる。

【００２７】バースト信号検出部の判定器５５がバース
ト信号を検出すると、バースト検出状態を示すステータ
ス信号が遅延器５６に入力されて信号レベルの測定時間
だけ遅延される。遅延器５６で遅延された信号検出ステ
ータス信号の検出状態への変化点における信号レベル測
定部の積算器５４の出力値を読み出しアドレスとして、
信号レベルに対応した利得制御アンプ６４の制御値が記
憶されたテーブルＲＯＭ６１の値を読み出す。アンプ制
御部６３では、信号検出時にはテーブルＲＯＭ６１から
読み出された制御値を出力し、バースト信号終了時には
初期値６２を出力する。前記出力値を制御値として、利
得制御アンプ６４の利得が制御される。

【００２８】ＩＦ帯受信信号は、利得制御アンプ６４で
利得が制御され準同期検波器６５で準同期検波されてベ
ースバンド信号に変換され、ＡＤ変換器６６でディジタ
ル信号にサンプリングされる。

【００２９】図７に示すディジタル制御部８１は、ディ
ジタル信号処理による利得制御を行い、アナログ制御部
８０で生じる利得誤差の補正を行う部分である。相関器
７１は、サンプリングされたベースバンド受信信号と、
前記ベースバンド受信信号を遅延器７０で同期シンボル
長だけ遅延された信号との相関値を算出し、ＯＦＤＭシ
ンボル同期検出部では前記相関値の尖頭値をサーチす
る。尖頭値のサーチがタイマ７５によってタイムアウト
すると、検出された尖頭値を読み出しアドレスとしてテ
ーブルＲＯＭ７７から乗算器７８の乗数を読み出す。テ
ーブルＲＯＭ７７には、尖頭値に対応した利得制御用の
乗算器７８の乗数が格納されている。ＡＤ変換器６６の
出力であるサンプリングされたベースバンド信号は乗算
器７８によって利得制御され、ＯＦＤＭ復調器７９で復
調される。ＯＦＤＭ復調器７９でバーストの終了を検出
すると、アンプ制御部６３にバースト終了信号を出力す
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高速かつ高精
度の利得制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯ
ＦＤＭバースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブ
ロック構成図。

【図２】本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯ
ＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制御部の要部
ブロック構成図。

【図３】ＯＦＤＭバースト信号の信号フォーマットを示
す図。

【図４】アナログ制御部の動作を説明するためのタイミ
ング図。

【図５】ＯＦＤＭシンボル同期検出部の動作を説明する
ための図。

【図６】本発明第二実施例の自動利得調整装置を含むＯ
ＦＤＭバースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブ
ロック構成図。

【図７】本発明第二実施例の自動利得調整装置を含むＯ
ＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制御部の要部
ブロック構成図。

【符号の説明】

１、５１ ＲＳＳＩ ２、１０、５２、６６ ＡＤ変換器 ３ バースト信号検出部 ４ 切り替え器 ５ 信号レベル測定部 ６ 雑音レベル測定部 ７、６４ 利得制御アンプ ８ アナログ自動利得制御部 ９、６５ 準同期検波器 １１、７１ 相関器 １２ ＯＦＤＭシンボル同期検出部 １３ ディジタル自動利得制御部 １４ ディジタルアンプ １５、７９ ＯＦＤＭ復調器 ２０、８０ アナログ制御部 ２１、８１ ディジタル制御部 ５３ サンプリングクロック ５４、６０ 積算器 ５５、７４ 判定器 ５６、７６ 遅延器 ５７ ゲート ５８ カウンタ ５９ フリップフロップ ６１、７７ テーブルＲＯＭ ６２、７２ 初期値 ６３ アンプ制御部 ７０ 遅延器 ７３ 閾値セレクタ ７５ タイマ ７８ 乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 匡人 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5J100 JA01 JA03 KA05 LA04 LA07 LA09 LA10 LA11 LA12 QA01 SA02 5K022 DD01 DD42 DD53

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＦ帯のＯＦＤＭ(Orthogonal frequenc
   y division multiplexing)アナログ信号レベルを検出す
   る手段と、 この検出する手段の検出結果にしたがって当該アナログ
   信号が雑音であるか否かを判定する手段と、 この判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ
   信号が雑音ではないときには当該アナログ信号レベルの
   平均値に基づき当該アナログ信号の増幅利得を調整する
   手段と、 前記判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ
   信号が雑音であるときにはその雑音レベルの平均値に基
   づき前記判定する手段の判定閾値を更新する手段とを備
   え、 前記判定する手段は、前記検出する手段の検出結果にし
   たがって当該アナログ信号レベルの移動平均を算出する
   手段と、この算出する手段の算出結果と前記判定閾値と
   を比較する手段と、この比較する手段の比較結果にした
   がって当該アナログ信号の移動平均が前記判定閾値を上
   回ったときには当該アナログ信号を雑音ではないと判定
   する手段とを含むことを特徴とする自動利得調整装置。
2. 【請求項２】 ＯＦＤＭディジタル信号に含まれる所定
   の信号パターンと基準となる既知の信号パターンとの相
   関をとる手段と、この相関をとる手段により得られた前
   記所定の信号パターンと前記基準となる既知の信号パタ
   ーンとの相関レベルにしたがって当該ディジタル信号の
   増幅利得を調整する手段とを備えた請求項１記載の自動
   利得調整装置。