JP2003152540A - 信号レベル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウエア無線機などで効率的な信号レベ
ル制御を実現する。 【解決手段】 信号レベル制御装置では、信号レベル変
換器１がフィードバック用制御値によりアナログ信号の
レベルを変換し、Ａ／Ｄ変換器２がレベル変換後のアナ
ログ信号をデジタル信号へ変換する。ソフトウエアデジ
タル信号処理を用いて、信号レベル変換手段Ｔ９がフィ
ードフォワード用制御値によりＡ／Ｄ変換後のデジタル
信号のレベルを変換し、制御値取得手段Ｔ１〜Ｔ６、
３、４がＡ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルに基づく
フィードバック用制御値を取得して信号レベル変換器１
へ供給し、制御値取得手段Ｔ１、Ｔ７、Ｔ８がＡ／Ｄ変
換後のデジタル信号のレベルに基づくフィードフォワー
ド用制御値を取得して信号レベル変換手段Ｔ９へ供給す
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、信号のレベルを制
御する信号レベル制御装置や、ソフトウエア無線機など
の無線機に関し、特に、フィードバック制御とフィード
フォワード制御を用いて自動利得制御（ＡＧＣ：Automa
tic Gain Control）を行うための効率的な構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の無線機では、複数の通信方式の無
線通信処理を実現する場合には、各通信方式に対応した
複数の回路を搭載して、これら複数の回路を通信システ
ムの通信方式（例えば、変調方式）に応じて切り替えて
使用していた。このため、切り替えて使用したい通信シ
ステムが増えた場合には、装置の数の増加や回路ユニッ
トの数の増加により、物理的なサイズが増大してしまう
という欠点があった。

【０００３】このような欠点を解消するものとして、ソ
フトウエア無線機では、各通信方式の無線通信処理をソ
フトウエアにより実現し、無線通信機器を共通のハード
ウエアで構成している。つまり、ソフトウエア無線機で
は、装置としてのハードウエアを共通のものとして、各
通信方式の処理を内部信号処理部によりデジタル信号処
理ソフトウエアの形式で実現する。このため、ソフトウ
エア無線機では、取り扱いたい通信方式が増えても、物
理的なサイズは増大しない。また、付加的機能を設ける
場合やパラメータ変更を行う場合においても、ソフトウ
エアの追加変更により柔軟に対応することが可能であ
る。

【０００４】図３には、ソフトウエア無線機の変調側の
基本的な構成例を示してある。同図に示されるように、
変調側は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部１１
と、信号処理部１２と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）
変換部１３と、ＲＦ（Radio Frequency）処理部１４
と、アンテナ１５とから構成されている。例えばアナロ
グ変調を行う場合には、入力された音声信号をＡ／Ｄ変
換部１１によりデジタル信号へ変換して信号処理部１２
へ出力する。

【０００５】信号処理部１２では、複数の通信方式の音
声符号化処理Ａ１〜Ａ３やモデム（modem）変調処理Ｂ
１〜Ｂ３やアナログ変調処理Ｃ１〜Ｃ３を切り替えてソ
フトウエアにより実行する機能を有しており、入力され
たデジタル信号に対して、当該ソフトウエア無線機が適
用される通信システムの通信方式に応じた音声符号化処
理やモデム変調処理やアナログ変調処理を実行し、これ
により処理されたデジタル信号をＤ／Ａ変換部１３へ出
力する。なお、一般に、信号処理部１２は、ＦＰＧＡ
（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital
Signal Processor）などの高速なプログラマブルデバ
イスで構成される。また、信号処理部１２には、送信信
号を生成するためのデータやクロックの信号が入力され
る。

【０００６】Ｄ／Ａ変換部１３では、入力されたデジタ
ル信号をアナログ信号へ変換してＲＦ処理部１４へ出力
する。ＲＦ処理部１４では、入力されたアナログ信号に
対して、周波数変換処理や増幅処理を行い、これにより
処理されたアナログの変調信号をアンテナ１５から無線
により送信する。

【０００７】図４には、ソフトウエア無線機の復調側の
基本的な構成例を示してある。同図に示されるように、
復調側は、アンテナ２１と、ＲＦ処理部２２と、Ａ／Ｄ
変換部２３と、信号処理部２４と、Ｄ／Ａ変換部２５と
から構成されている。例えばアナログ復調を行う場合に
は、アンテナ２１により受信されて当該アンテナ２１か
ら取り込まれた変調信号に対して、ＲＦ処理部２２が増
幅処理や周波数変換処理を行って、これにより処理され
たアナログの変調信号をＡ／Ｄ変換部２３へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部２３では、入力されたアナログの変調信号
をデジタル信号の形式へ変換して信号処理部２４へ出力
する。

【０００８】信号処理部２４では、複数の通信方式の自
動利得制御処理Ｄ１、Ｄ２や自動周波数制御処理Ｅ１、
Ｅ２や音声復号処理Ｆ１〜Ｆ３やモデム（modem）復調
処理Ｇ１〜Ｇ３やアナログ復調処理Ｈ１〜Ｈ３を切り替
えてソフトウエアにより実行する機能を有しており、入
力されたデジタル信号に対して、当該ソフトウエア無線
機が適用される通信システムの通信方式に応じた自動利
得制御処理や自動周波数制御処理や音声復号処理やモデ
ム復調処理やアナログ復調処理を実行し、これにより処
理されたデジタル信号をＤ／Ａ変換部２５へ出力する。
なお、一般に、信号処理部２４は、ＦＰＧＡやＤＳＰな
どの高速なプログラマブルデバイスで構成される。ま
た、信号処理部２４では、受信信号から得られたデータ
やクロックの信号が出力される。Ｄ／Ａ変換部２５で
は、入力されたデジタル信号をアナログ信号へ変換し、
これにより得られるアナログの音声信号を出力する。

【０００９】ところで、１つの無線機に対して１つの通
信方式の無線通信処理機能しか備えられていなかった従
来の無線機では、例えば自動利得制御の利得範囲や更新
周期（時定数）或いは自動周波数制御の追従範囲や更新
速度などの調整箇所については、一度決定すればその後
に調整する必要は無いため、単一のハードウエアで実現
していた。

【００１０】図５には、ハードウエアによるフィードバ
ック型の自動利得制御回路の構成例を示してある。同図
に示した自動利得制御回路では、入力された受信信号が
可変利得増幅器（可変利得アンプ）３１により増幅され
るに際して、当該増幅後の受信信号が検波器３２により
検波されて受信レベルが検出され、加算器（或いは、減
算器）３３により当該受信レベルから基準電圧のレベル
が減算され、当該減算結果が低域濾波器（ＬＰＦ：Low
Pass Filter）３４により平均化されて、当該平均化結
果が可変利得増幅器３１の制御値として当該可変利得増
幅器３１の制御端子に入力される。可変利得増幅器３１
は入力される当該制御値に応じて利得を変化し、当該可
変利得増幅器３１により増幅された受信信号が補正後の
信号として後段の復調器（図示せず）へ出力される。こ
の自動利得制御回路では、前記基準電圧のレベルの設定
値に応じて、前記増幅後の受信信号のレベルを所望の適
正な値に調整することができる。

【００１１】一方、ソフトウエア無線機のように１つの
ハードウエアにより複数の通信方式の無線通信処理を実
行する装置では、当該装置により実行する通信方式の数
だけ調整箇所すなわちパラメータを有し、その調整をソ
フト的な処理により実行する。このようなソフトウエア
処理を実行することにより、複数の通信方式の無線通信
処理をフレキシブルに制御することが可能である。

【００１２】図６には、ソフトウエアによるフィードフ
ォワード型の自動利得制御回路の構成例を示してある。
同図に示した自動利得制御回路では、まず、入力された
アナログの受信信号がＡ／Ｄ変換処理Ｔ１１によりデジ
タル信号へ変換される。次に、受信レベル検出処理Ｔ１
２により当該変換されたデジタル信号の受信レベルが検
出され、平均化処理Ｔ１３により当該検出結果（受信レ
ベル）が平均化されることで当該検出結果の急激な変動
が除去され、除算処理Ｔ１４により予め設定された基準
レベルを当該平均化後の検出結果で割った商（つまり、
（基準レベル）／（平均化後の受信レベル））が補正値
として算出される。そして、可変増幅処理Ｔ１５により
Ａ／Ｄ変換後の受信信号に当該補正値が乗算され、当該
乗算結果が補正後の信号として後段の信号処理（図示せ
ず）へ渡される。この自動利得制御回路では、前記基準
レベルの設定値に応じて、前記可変増幅処理後の受信信
号のレベルを所望の適正な値に調整することができる。

【００１３】また、このようなソフトウエアによる方法
では、通信方式を切り替える場合においても、例えば受
信レベル検出処理Ｔ１２における受信レベルの検出周期
や、平均化処理Ｔ１３の時定数や、除算処理Ｔ１４で用
いられる基準レベルを通信方式毎に適正な値に設定する
ことにより、柔軟に対応することが可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
従来のソフトウエア無線機では、受信信号をＡ／Ｄ変換
した後にソフトウエア処理を実行するため、自動利得制
御の制御範囲がＡ／Ｄ変換器の変換ビット数による制限
を受けてしまうといった不具合があった。また、このよ
うな制限を回避するために例えば従来の無線機で実現さ
れてきたようなハードウエアで実現しようにも、ソフト
ウエア無線機では複数の通信方式を取り扱うため、対応
することができないといった不具合があった。

【００１５】これに対して、例えば特開平５−２９１９
８６号公報には、フィードフォワード型とフィードバッ
ク型を併用した自動利得制御回路が記載されているが、
後述する本発明と比較すると、ハードウエアによる処理
とソフトウエアによる処理とをどのように区分したらよ
いかが十分に考慮されておらず、また、後述する実施例
などに示されるように、本発明とは構成が相違してい
る。また、後述する本発明の構成とは相違するが、参考
として、特開２００１−１１９２９８号公報には、フィ
ードバック型を２組用いた自動利得制御回路を備えるこ
とで、Ａ／Ｄ変換器に要求されるダイナミックレンジを
小さくすることを図った広帯域ディジタル受信機が記載
されている。

【００１６】本発明は、このような従来の事情に鑑みな
されたもので、フィードバック制御とフィードフォワー
ド制御を用いて信号のレベルを制御することを、ハード
ウエアによる処理とソフトウエアによる処理とを適切に
組合せて実現した信号レベル制御装置や無線機を提供す
ることを目的とし、特に、具体的には、ソフトウエア無
線機での実現が容易であり効率化を図ることができる自
動利得制御回路などを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る信号レベル制御装置では、次のように
して、信号のレベルを制御する。すなわち、フィードバ
ック信号レベル変換器がフィードバック用の制御値に基
づいて制御対象となるアナログの信号のレベルを変換
し、Ａ／Ｄ変換器が当該レベル変換後の信号をデジタル
の信号へ変換し、フィードフォワード信号レベル変換手
段がフィードフォワード用の制御値に基づいてソフトウ
エアによるデジタル信号処理を用いて当該Ａ／Ｄ変換後
の信号のレベルを変換し、フィードバック用制御値取得
手段がフィードバック信号レベル変換器によるレベル変
換後の信号のレベルが所定のレベルとなるように前記Ａ
／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルに基づくフィードバ
ック用の制御値をソフトウエアによるデジタル信号処理
を用いて取得して当該制御値をフィードバック信号レベ
ル変換器へ供給し、フィードフォワード用制御値取得手
段がフィードフォワード信号レベル変換手段によるレベ
ル変換後の信号のレベルが所定のレベルとなるように前
記Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルに基づくフィー
ドフォワード用の制御値をソフトウエアによるデジタル
信号処理を用いて取得して当該制御値をフィードフォワ
ード信号レベル変換手段へ供給する。

【００１８】従って、ハードウエアによる処理とソフト
ウエアによる処理とを適切に組合せた構成により、フィ
ードバック制御とフィードフォワード制御との両方を用
いて高精度で信号のレベルを制御することを実現するこ
とができる。特に、ハードウエアによるアナログ処理だ
けではなく、ソフトウエアによるデジタル処理を利用し
て信号のレベルに基づくフィードバック用制御値を生成
することにより、当該フィードバック用制御値の精度を
高めることができ、信号レベル制御の精度を高めること
ができる。

【００１９】ここで、レベルを制御する対象（制御対
象）となる信号としては、種々な信号が用いられてもよ
い。また、信号のレベルとしては、種々なレベルが用い
られてもよく、例えば電力のレベルや振幅のレベルを用
いることができる。また、ソフトウエアによるデジタル
信号処理としては、一例として、ＣＰＵ（Central Proc
essing Unit）などのプロセッサがメモリに記憶された
プログラムを実行することにより行われ、このように、
例えばＣＰＵやメモリなどのハードウエアがデータやプ
ログラムなどの情報を用いて動作することにより行われ
る。

【００２０】また、フィードバック用制御値取得手段に
関する所定のレベルとフィードフォワード用制御値取得
手段に関する所定のレベルとしては、例えば同一のレベ
ルが用いられるが、異なるレベルが用いられてもよい。
これら２つの所定レベルとして同一のレベルを用いる
と、例えばフィードバック制御により発生するレベル制
御の誤差をフィードフォワード制御により補正すること
ができ、高精度な信号レベル制御を実現することができ
る。

【００２１】また、信号のレベルが所定のレベルとなる
ようにする態様としては、例えば当該信号のレベルが当
該所定のレベルと一致するようにする態様ばかりでな
く、例えば当該信号のレベルが当該所定のレベルと近く
なるようにするような態様が用いられてもよい。また、
信号のレベルを変換する態様としては、例えば当該信号
を増幅することにより当該信号のレベルを増加させる態
様や、例えば当該信号を減衰させることにより当該信号
のレベルを低減させる態様を用いることができる。

【００２２】また、本発明に係る信号レベル制御装置で
は、好ましい構成例として、フィードバック制御とフィ
ードフォワード制御を用いた信号レベル制御を実現する
ためのハードウエアによる処理とソフトウエアによる処
理とを次のように組合せた構成により、信号のレベルを
制御する。すなわち、フィードバック用制御値取得手段
は、ソフトウエアによるデジタル信号処理により、前記
Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルを検出する信号レ
ベル検出処理と、当該検出結果を対数変換する対数変換
処理と、当該対数変換結果とフィードバック用の基準レ
ベルとの差を取得する減算処理と、当該差を平均化する
平均化処理とを実行し、また、Ｄ／Ａ変換器により当該
平均化結果をデジタル信号からアナログ信号へ変換し、
低域濾波器により当該Ｄ／Ａ変換後のアナログ信号を低
域濾波する。

【００２３】また、フィードフォワード用制御値取得手
段は、ソフトウエアによるデジタル信号処理により、前
記Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルを検出する信号
レベル検出処理と、当該検出結果を低域濾波する低域濾
波処理と、当該低域濾波結果とフィードフォワード用の
基準レベルとの商を取得する除算処理とを実行する。ま
た、フィードバック信号レベル変換器は、可変利得増幅
器から構成され、フィードバック用制御値取得手段の低
域濾波結果を制御値として当該制御値に基づく利得でア
ナログ信号を増幅する。また、フィードフォワード信号
レベル変換手段は、ソフトウエアによるデジタル信号処
理により、フィードフォワード用制御値取得手段により
取得される商を制御値として当該制御値と前記Ａ／Ｄ変
換後のデジタル信号とを乗算する乗算処理を実行する。

【００２４】従って、例えば、フィードバック用制御値
取得手段の対数変換処理により広いダイナミックレンジ
を確保することができ、また、フィードバック用制御値
取得手段の平均化処理や低域濾波器によりフィードバッ
ク用の制御値に含まれ得る急激な変化を除去して当該制
御値の精度を向上させることができ、また、フィードフ
ォワード用制御値取得手段の低域濾波処理によりフィー
ドフォワード用の制御値に含まれ得る急激な変化を除去
して当該制御値の精度を向上させることができる。

【００２５】また、例えば、制御対象となる信号のレベ
ルがデジタル値で検出され、同様にフィードバック用の
基準レベルとフィードフォワード用の基準レベルがデジ
タル値で設定されるというように、これらのレベルをデ
ジタル値で統一したため、これらのレベルを用いて取得
されるフィードバック用の制御値やフィードフォワード
用の制御値の精度を高めることができる。また、フィー
ドバック用の基準レベルやフィードフォワード用の基準
レベルの値の切替をソフトウエアにより簡易に正確に行
うことができる。

【００２６】なお、この構成例では、Ａ／Ｄ変換器とＤ
／Ａ変換器と低域濾波器と可変利得増幅器がハードウエ
アの回路として構成され、２つの信号レベル検出処理と
対数変換処理と減算処理と平均化処理と低域濾波処理と
除算処理と乗算処理とがソフトウエアにより実行される
デジタル信号処理として構成されている。また、フィー
ドバック用制御値取得手段の信号レベル検出処理とフィ
ードフォワード用制御値取得手段の信号レベル検出処理
としては、例えばそれぞれの信号レベル検出処理が別個
に行われてもよいが、これら２つの信号レベル検出処理
を共通化すると効率的で好ましい。

【００２７】ここで、減算処理に関して、対数変換結果
とフィードバック用の基準レベルとの差としては、例え
ば当該対数変換結果から当該基準レベルを減算した結果
や、或いは、当該基準レベルから当該対数変換結果を減
算した結果を用いることができる。また、平均化処理に
関して、差の平均化としては、例えば時間的な平均化を
用いることができ、具体的には、例えば時間的に連続し
て取得される複数の差の重み付き或いは重み無しの平均
値などを平均化結果として取得するような処理を用いる
ことができる。

【００２８】また、低域濾波器による低域濾波の帯域
や、低域濾波処理による低域濾波の帯域としては、例え
ば取得されるフィードバック用の制御値やフィードフォ
ワード用の制御値の精度が高められるような濾波の帯域
が用いられるのが好ましい。また、除算処理に関して、
低域濾波結果とフィードフォワード用の基準レベルとの
商としては、例えば当該低域濾波結果を当該基準レベル
で除算した結果や、或いは、当該基準レベルを当該低域
濾波結果で除算した結果を用いることができる。

【００２９】また、フィードバック用の基準レベルとし
ては、フィードバック用制御値取得手段に関する所定の
レベルが実現されるような値が用いられる。同様に、フ
ィードフォワード用の基準レベルとしては、フィードフ
ォワード用制御値取得手段に関する所定のレベルが実現
されるような値が用いられる。

【００３０】また、本発明では、上記のような信号レベ
ル制御装置を設けた無線機を提供する。本発明に係る無
線機では、無線により送信された信号を受信し、次のよ
うにして、当該受信信号のレベルを制御して当該受信信
号を復調処理する。すなわち、上記のような信号レベル
制御装置を有し、受信した信号を当該信号レベル制御装
置に入力して、当該受信信号のレベルが所定のレベルと
なるように当該受信信号のレベルを当該信号レベル制御
装置により制御し、当該制御後の受信信号を復調処理す
る。

【００３１】従って、無線機において復調処理対象とな
る受信信号のレベルを効率的な構成により適切なレベル
に調整することが可能となる。ここで、無線機として
は、例えば基地局装置や移動局装置などの種々な無線通
信装置に係るものが用いられてもよく、例えば受信機能
を有した受信機や或いは受信機能及び送信機能を有した
送受信機が用いられる。また、無線機が用いられるシス
テムとしては、例えば携帯電話システムや簡易型携帯電
話システム（ＰＨＳ：Personal Handy phone System）
や無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムなどの種
々なシステムが用いられてもよい。

【００３２】また、受信信号のレベルを制御するための
所定のレベルとしては、例えば復調処理に適した一定の
レベルが用いられる。また、受信信号の復調処理では、
例えば送信側から無線により送信されたデータを当該受
信信号に基づいて取得することが行われる。

【００３３】また、上記のような信号レベル制御装置
は、特に、ソフトウエア無線機に適用されるのに好適な
ものである。ソフトウエア無線機ではハードウエア及び
ソフトウエアを併用して複数の通信方式の無線通信処理
を実行する点において、本発明に係る信号レベル制御装
置のようにハードウエア部分とソフトウエア部分とを区
分することはソフトウエア無線機の構成からして適切な
ものであり、効率的な構成となる。

【００３４】本発明に係る無線機は、共通のハードウエ
アを用いてソフトウエアにより複数の通信方式の無線通
信処理を実行するソフトウエア無線機であり、次のよう
にして、信号レベル制御装置により受信信号のレベルを
制御する。すなわち、信号レベル制御装置で用いられる
フィードバック用の基準レベル及びフィードフォワード
用の基準レベルとして、それぞれ、受信信号の通信方式
に対応した基準レベルを用いる。

【００３５】従って、例えば、ソフトウエア無線機がソ
フトウエアにより複数の通信方式の無線通信処理を切り
替えて実行することに対応して、当該ソフトウエアによ
り受信信号の通信方式に対応したフィードバック用の基
準レベル及びフィードフォワード用の基準レベルに切り
替えて受信信号のレベルを制御することができ、このよ
うに、通信方式の切替及び基準レベルの切替を例えば共
通のソフトウエアにより効率的に実現することができ
る。

【００３６】ここで、ソフトウエア無線機により使用可
能な複数の通信方式の数としては、種々な数が用いられ
てもよい。また、無線通信処理としては、例えば信号を
無線により送信する処理を行うための変調処理などや、
例えば無線信号を受信して処理するための復調処理など
が用いられる。

【００３７】また、通信方式としては、種々な通信方式
が用いられてもよく、例えば通信方式毎に変調方式や復
調方式などが異なる。また、受信信号の通信方式に対応
した基準レベルとしては、例えば各通信方式の復調方式
などに応じてそれぞれ異なる値が用いられてもよく、或
いは、２以上の通信方式で同一の値が用いられるような
構成が用いられてもよい。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例を図面を参
照して説明する。図１には、本発明に係る信号レベル制
御装置を適用した自動利得制御回路の構成例を示してあ
る。本例の自動利得制御回路は、共通のハードウエアを
用いてソフトウエアにより複数の通信方式の無線通信処
理を実行する機能を有したソフトウエア無線機に設けら
れており、当該ソフトウエア無線機により無線受信され
た信号を入力して、当該受信信号のレベルを制御し、当
該制御後の受信信号を出力信号として後段の復調処理
（図示せず）へ渡す。

【００３９】本例の自動利得制御回路は、ソフトウエア
制御及びハードウエア補正を用いたフィードバック型の
自動利得制御処理及び回路と、ソフトウエアで実現した
フィードフォワード型の自動利得制御処理とを組合せて
構成されている。また、本例の自動利得制御回路では、
ハードウエア回路ではアナログ信号処理が行われ、ソフ
トウエア処理ではデジタル信号処理が行われる。

【００４０】具体的には、同図に示されるように、本例
の自動利得制御回路には、フィードバック型の自動利得
制御を実現するためのハードウエア回路として、可変利
得増幅器（可変利得アンプ）１と、Ａ／Ｄ変換器２と、
Ｄ／Ａ変換器３と、低域濾波器４とが備えられており、
フィードバック型の自動利得制御を実現するためのソフ
トウエア処理として、受信レベル検出処理Ｔ１と、対数
変換処理Ｔ２と、減算処理Ｔ３と、遅延処理Ｔ４及び忘
却係数乗算処理Ｔ５及び加算処理Ｔ６から成る平均化処
理とをソフトウエアにより実行する機能が備えられてお
り、フィードフォワード型の自動利得制御を実現するた
めのソフトウエア処理として、受信レベル検出処理Ｔ１
と、低域濾波処理Ｔ７と、除算処理Ｔ８と、乗算処理Ｔ
９とをソフトウエアにより実行する機能が備えられてい
る。なお、本例では、フィードバック型とフィードフォ
ワード型とで、受信レベル検出処理Ｔ１が共通化されて
いる。

【００４１】次に、本例の自動利得制御回路により行わ
れる動作例を、信号の流れに沿って、説明する。まず、
受信信号がアナログ信号の形式で入力され、可変利得増
幅器１では、当該受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換器２へ
出力する。ここで、可変利得増幅器１の制御端子には後
述する低域濾波器４から出力される制御値が入力され、
可変利得増幅器１では当該制御値に応じた利得で信号を
増幅する。

【００４２】Ａ／Ｄ変換器２では、可変利得増幅器１か
ら入力される増幅後のアナログの受信信号をデジタル信
号の形式へ変換し、当該変換後のデジタルの受信信号を
信号処理デバイスへ出力する。信号処理デバイスは、例
えばＣＰＵやプログラムを記憶したメモリなどから構成
されており、ソフトウエアを用いて各種の処理Ｔ１〜Ｔ
９を実行する機能を有しており、Ａ／Ｄ変換器２から入
力されるデジタルの受信信号を処理する。

【００４３】信号処理デバイス内では、まず、受信レベ
ル検出処理Ｔ１により、Ａ／Ｄ変換器２から入力される
デジタルの受信信号のレベルをデジタル値で検出する。
ここで、本例では、受信信号のレベルとして、受信信号
の電力レベルを検出する。信号処理デバイス内におい
て、ここまでの処理は、フィードバック型とフィードフ
ォワード型とで共通の処理である。

【００４４】信号処理デバイス内のフィードバック制御
では、受信レベル検出処理Ｔ１の次に、対数変換処理Ｔ
２により、受信レベル検出処理Ｔ１により検出された受
信信号レベルをデジタル値のまま対数変換する。ここ
で、本来的にソフトウエア処理では信号処理デバイスの
演算語長によりダイナミックレンジが制限されるが、本
例の信号処理デバイスでは、上記のような対数変換後に
制御値を求めてログスケールの可変利得増幅器１を制御
する構成としてあることにより、広いダイナミックレン
ジを実現することができる。

【００４５】信号処理デバイス内のフィードバック制御
では、次に、減算処理Ｔ３により、各通信方式毎に予め
設定されているデジタル値の基準レベルをデジタル値の
前記対数変換結果から減算する。ここで、本例では、当
該基準レベルはデシベル値（ｄＢ値）で表現されてお
り、例えばメモリに予め記憶されている。また、当該基
準レベルとしては、処理対象となる受信信号に用いられ
ている変調方式などの通信方式に応じた基準レベルへソ
フトウエアにより切り替えられる。

【００４６】信号処理デバイス内のフィードバック制御
では、次に、平均化処理により、前記減算結果をデジタ
ル値のまま時間的に平均化し、デジタル値の当該平均化
結果をソフトウエアによるデジタル信号処理段階での制
御値としてＤ／Ａ変換器３へ出力する。ここで、平均化
処理は、後述する加算処理Ｔ６により得られるデジタル
値の加算結果を時間的に遅延させて平均化のタイミング
を調整する遅延処理Ｔ４と、当該遅延後のデジタル値の
加算結果とデジタル値の所定の忘却係数αとを乗算する
忘却係数乗算処理Ｔ５と、デジタル値の当該忘却係数乗
算結果と減算処理Ｔ３によるデジタル値の減算結果とを
加算する加算処理Ｔ６とから構成されており、これら３
つの処理Ｔ４〜Ｔ６を複数回繰り返して実行することに
より、前記減算結果の平均値（平均化結果）に相当する
デジタル値を得ることができる。また、このような平均
化に際して、過去の平均化データに対して乗算される忘
却係数αは、デジタル処理による制御遅延により生じ得
る発振を抑えるための係数であり、１未満の値（つま
り、α＜１）が設定されている。

【００４７】フィードバック制御では、次に、Ｄ／Ａ変
換器３が平均化処理により得られたデジタル値の平均化
結果をアナログ信号へ変換して低域濾波器４へ出力す
る。フィードバック制御では、次に、低域濾波器４がＤ
／Ａ変換器３から入力されるアナログ信号を低域濾波す
ることにより平滑化し、当該平滑化後のアナログ信号を
可変利得増幅器１の制御端子へ制御値（制御信号）とし
て出力する。これにより、可変利得増幅器１では、低域
濾波器４から入力される制御値に基づく利得を用いて受
信信号を増幅することにより、当該受信信号のレベルを
適正なレベルにまで増幅することができる。

【００４８】信号処理デバイス内のフィードフォワード
制御では、受信レベル検出処理Ｔ１の次に、低域濾波処
理Ｔ７により、当該受信レベル検出処理Ｔ１により検出
された受信信号レベルをデジタル値のまま低域濾波する
ことにより当該受信信号レベルを平滑化して当該受信信
号レベルに含まれ得る急激な変動を除去する。ここで、
低域濾波処理Ｔ７は、受信信号レベルには急激な変動が
含まれ得ることからこのままで後述する補正値を算出す
ると当該補正値が発振してしまう恐れが考えられるため
に、実行される。

【００４９】信号処理デバイス内のフィードフォワード
制御では、次に、除算処理Ｔ８により、前記平滑化後の
デジタル値の受信信号レベルを、各通信方式毎に予め設
定されているデジタル値の基準レベルで除算することに
より、デジタル値の当該除算結果を補正値とする。ここ
で、本例では、当該基準レベルは例えばメモリに予め記
憶されている。また、当該基準レベルとしては、処理対
象となる受信信号に用いられている変調方式などの通信
方式に応じた基準レベルへソフトウエアにより切り替え
られる。

【００５０】信号処理デバイス内のフィードフォワード
制御では、次に、乗算処理Ｔ９により、デジタル値の前
記除算結果（補正値）とＡ／Ｄ変換器２から入力される
デジタル値の受信信号のレベルとを乗算し、デジタル値
の当該乗算結果を後段の復調処理（図示せず）へ出力す
る。これにより、乗算処理Ｔ９では、受信信号のレベル
を適正なレベルに補正することができる。

【００５１】ここで、本例のフィードバック制御の構成
では前記忘却係数αによる制御誤差（基準レベルからの
ずれ）が発生するが、本例では、当該制御誤差の補正を
フィードフォワード制御により行うことができ、このよ
うに、フィードバック制御とフィードフォワード制御と
を組み合わせたことにより高精度な信号レベル制御を実
現することができる。

【００５２】図２には、本例の自動利得制御回路により
得られる入出力の特性例のシミュレーション結果、及び
従来例に係るフィードバック型の自動利得制御回路によ
り得られる入出力の特性例のシミュレーション結果を示
してある。同図中のグラフの横軸は時間［×０．１ｍ
ｓ］を示しており、縦軸は信号のレベル［ｄＢ］を示し
ている。また、同図中のグラフでは、本例の自動利得制
御回路や従来例に係るフィードバック型の自動利得制御
回路に入力される信号の特性例を（ａ）として示してあ
り、当該入力信号が入力される場合に従来例に係る自動
利得制御回路から出力されるレベル制御後の信号の特性
例を（ｂ）として示してあり、当該入力信号が入力され
る場合に本例の自動利得制御回路から出力されるレベル
制御後の信号の特性例を（ｃ）として示してある。

【００５３】このシミュレーション結果は、フィードバ
ック用の基準レベルやフィードフォワード用の基準レベ
ルを８０［ｄＢ］に設定し、入力信号のレベルを階段状
にランダムに変化させて、当該入力信号を自動利得制御
回路により処理した場合に得られる出力信号のレベルを
コンピュータシミュレーションにより計算して表示させ
たものである。

【００５４】同図の特性例に示されるように、階段状に
レベルが変動する入力信号に対して、従来例に係るフィ
ードバック型のみの自動利得制御では当該レベル変動に
十分に追従しきれていないが、本例のフィードバック型
とフィードフォワード型とを組合せた自動利得制御では
当該レベル変動に良好に追従して基準である８０［ｄ
Ｂ］のレベルを保っている。なお、同図の特性例では、
例えば１４０［ｄＢ］のレベル変動には追従できていな
いが、実際にはこのような厳しい通信条件が発生するこ
とは無く、本例のように８０［ｄＢ］のレベル程度まで
追従可能であれば実用上で十分であると考えられる。

【００５５】以上のように、本例の自動利得制御回路で
は、共通のハードウエアから構成されて使用される通信
方式の無線通信処理をソフトウエアにより実現するソフ
トウエア無線機に設けられて、可変利得増幅器に入力さ
れた受信信号を適正なレベルにまで増幅するフィードバ
ック型の自動利得制御と、当該増幅後の受信信号に対し
て受信レベルの補正値を乗算することにより当該受信信
号のレベルを適正なレベルとするフィードフォワード型
の自動利得制御とを組合せて、受信信号の自動利得制御
を行っている。

【００５６】なお、フィードバック制御では、ソフトウ
エアにより制御値を算出するソフトウエア処理及び当該
制御値をＤ／Ａ変換した後に外部回路で当該Ｄ／Ａ変換
後の制御値を用いて利得制御するハードウエア処理を行
っており、また、フィードフォワード制御では、当該利
得制御後の受信信号がＡ／Ｄ変換された後にソフトウエ
アにより利得制御するソフトウエア処理を行っている。

【００５７】従って、本例の自動利得制御回路では、ソ
フトウエア無線機の自動利得制御を、ハードウエア処理
とソフトウエア処理との効率的な区分構成により、精度
よく且つ広いダイナミックレンジを実現して行うことが
できるなどの効果を得ることができ、実用上での効果は
極めて大きい。

【００５８】なお、本例のような自動利得制御回路の他
の構成例として、例えば、利得制御値に応じた利得でア
ナログの受信信号を増幅するフィードバック用の増幅手
段と、当該増幅手段のアナログの出力をデジタル値へ変
換するＡ／Ｄ変換手段と、当該デジタル値の平均的な電
力値（平均電力値）を取得する平均化手段と、当該デジ
タル値にゲイン制御値を乗じて増幅するフィードフォワ
ード用の増幅手段と、前記平均電力値を入力して前記利
得制御値と前記ゲイン制御値を算出して出力する自動利
得制御手段とを備え、当該自動利得制御手段がソフトウ
エアにより記述されるような自動利得制御回路を実施す
ることも可能である。このように、フィードバック制御
とフィードフォワード制御とで、レベル制御対象となる
信号の平均的なレベルをデジタル値で検出する処理を共
通化することも可能である。

【００５９】ここで、本例では、本発明に係る信号レベ
ル制御装置が、ソフトウエア無線機に設けられた自動利
得制御回路として構成されている。また、本例では、可
変利得増幅器１の機能により、フィードバック信号レベ
ル変換器が構成されている。また、本例では、Ａ／Ｄ変
換器２が、制御対象となるアナログ信号をデジタル信号
へ変換するＡ／Ｄ変換器に相当する。また、本例では、
乗算処理Ｔ９を実行する機能により、フィードフォワー
ド信号レベル変換手段が構成されている。

【００６０】また、本例では、低域濾波器４から可変利
得増幅器１へ出力される制御値がフィードバック用の制
御値に相当する。また、本例では、信号レベル検出処理
（受信レベル検出処理）Ｔ１と対数変換処理Ｔ２と減算
処理Ｔ３と平均化処理（遅延処理Ｔ４、忘却係数乗算処
理Ｔ５、加算処理Ｔ６）とを実行する機能及びＤ／Ａ変
換器３の機能及び低域濾波器４の機能により、フィード
バック用制御値取得手段が構成されている。

【００６１】また、本例では、除算処理Ｔ８による除算
結果である補正値がフィードフォワード用の制御値に相
当する。また、本例では、信号レベル検出処理Ｔ１と低
域濾波処理Ｔ７と除算処理Ｔ８とを実行する機能によ
り、フィードフォワード用制御値取得手段が構成されて
いる。また、本例では、フィードバック用制御値取得手
段に関する所定のレベルと、フィードフォワード用制御
値取得手段に関する所定のレベルとして、例えば受信信
号の復調処理に適した同一の値が用いられている。

【００６２】ここで、本発明に係る信号レベル制御装置
や無線機などの構成としては、必ずしも以上に示したも
のに限られず、種々な構成や態様が用いられてもよい。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示し
たものに限られず、本発明は、種々な分野に適用するこ
とが可能なものである。

【００６３】また、本発明に係る信号レベル制御装置や
無線機などにおいて行われる各種の処理を実現するため
の構成としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えた
ハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read O
nly Memory）に格納された制御プログラムを実行するこ
とにより処理が制御されるような構成部分や、また、例
えば処理を実行するための機能手段が独立したハードウ
エア回路とされるような構成部分が用いられる。また、
本発明は、例えば上記の制御プログラムを格納したフロ
ッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−
ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体
や当該プログラム（自体）として把握することもでき、
当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力
してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る
処理を遂行させることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る信号
レベル制御装置や無線機では、フィードバック信号レベ
ル変換器によりフィードバック用の制御値に基づいて制
御対象となるアナログの信号のレベルを変換し、Ａ／Ｄ
変換器により当該レベル変換後の信号をデジタルの信号
へ変換し、ソフトウエアによるデジタル信号処理を用い
てフィードフォワード用の制御値に基づいて当該Ａ／Ｄ
変換後の信号のレベルを変換し、ソフトウエアによるデ
ジタル信号処理を用いてフィードバック信号レベル変換
器によるレベル変換後の信号のレベルが所定のレベルと
なるように前記Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルに
基づくフィードバック用の制御値を取得してフィードバ
ック信号レベル変換器へ供給し、ソフトウエアによるデ
ジタル信号処理を用いて前記フィードフォワード信号レ
ベル変換によるレベル変換後の信号のレベルが所定のレ
ベルとなるように前記Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号のレ
ベルに基づくフィードフォワード用の制御値を取得して
前記フィードフォワード信号レベル変換へ供給するよう
にしたため、例えばソフトウエア無線機における受信信
号の自動利得制御などにおいて効率的な信号レベル制御
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る自動利得制御回路の
構成例を示す図である。

【図２】 自動利得制御の特性例を示す図である。

【図３】 ソフトウエア無線機の変調側の構成例を示す
図である。

【図４】 ソフトウエア無線機の復調側の構成例を示す
図である。

【図５】 ハードウエアによるフィードバック型の自動
利得制御回路の構成例を示す図である。

【図６】 ソフトウエアによるフィードフォワード型の
自動利得制御回路の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１・・可変利得増幅器、 ２・・Ａ／Ｄ変換器、 ３・
・Ｄ／Ａ変換器、４・・低域濾波器、 Ｔ１・・受信レ
ベル検出処理、 Ｔ２・・対数変換処理、Ｔ３・・減算
処理、 Ｔ４・・遅延処理、 Ｔ５・・忘却係数乗算処
理、Ｔ６・・加算処理、 Ｔ７・・低域濾波処理、 Ｔ
８・・除算処理、Ｔ９・・乗算処理、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J022 AA01 AB01 AC02 BA08 CA07 CD02 CF02 CF07 5K061 AA16 BB00 CC52 JJ06 JJ07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号のレベルを制御する信号レベル制御
   装置において、 フィードバック用の制御値に基づいて制御対象となるア
   ナログの信号のレベルを変換するフィードバック信号レ
   ベル変換器と、 当該レベル変換後のアナログ信号をデジタルの信号へ変
   換するＡ／Ｄ変換器と、 フィードフォワード用の制御値に基づいてソフトウエア
   によるデジタル信号処理を用いて当該Ａ／Ｄ変換後のデ
   ジタル信号のレベルを変換するフィードフォワード信号
   レベル変換手段と、 フィードバック信号レベル変換器によるレベル変換後の
   信号のレベルが所定のレベルとなるように前記Ａ／Ｄ変
   換後のデジタル信号のレベルに基づくフィードバック用
   の制御値をソフトウエアによるデジタル信号処理を用い
   て取得してフィードバック信号レベル変換器へ供給する
   フィードバック用制御値取得手段と、 フィードフォワード信号レベル変換手段によるレベル変
   換後の信号のレベルが所定のレベルとなるように前記Ａ
   ／Ｄ変換後のデジタル信号のレベルに基づくフィードフ
   ォワード用の制御値をソフトウエアによるデジタル信号
   処理を用いて取得してフィードフォワード信号レベル変
   換手段へ供給するフィードフォワード用制御値取得手段
   と、 を備えたことを特徴とする信号レベル制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の信号レベル制御装置に
   おいて、 フィードバック用制御値取得手段は、前記Ａ／Ｄ変換後
   のデジタル信号のレベルを検出する信号レベル検出処理
   と、当該検出結果を対数変換する対数変換処理と、当該
   対数変換結果とフィードバック用の基準レベルとの差を
   取得する減算処理と、当該差を平均化する平均化処理と
   をソフトウエアによるデジタル信号処理により実行する
   機能、及び当該平均化結果をデジタル信号からアナログ
   信号へ変換するＤ／Ａ変換器と、当該Ｄ／Ａ変換後のア
   ナログ信号を低域濾波する低域濾波器とから構成されて
   おり、 フィードフォワード用制御値取得手段は、前記Ａ／Ｄ変
   換後のデジタル信号のレベルを検出する信号レベル検出
   処理と、当該検出結果を低域濾波する低域濾波処理と、
   当該低域濾波結果とフィードフォワード用の基準レベル
   との商を取得する除算処理とをソフトウエアによるデジ
   タル信号処理により実行する機能から構成されており、 フィードバック信号レベル変換器は、フィードバック用
   制御値取得手段の低域濾波結果を制御値として当該制御
   値に基づく利得でアナログ信号を増幅する可変利得増幅
   器から構成されており、 フィードフォワード信号レベル変換手段は、フィードフ
   ォワード用制御値取得手段により取得される商を制御値
   として当該制御値と前記Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号と
   を乗算する乗算処理をソフトウエアによるデジタル信号
   処理により実行する機能から構成されている、 ことを特徴とする信号レベル制御装置。
3. 【請求項３】 無線により送信された信号を受信する無
   線機において、 請求項２に記載の信号レベル制御装置を有し、 受信した信号を当該信号レベル制御装置に入力して、当
   該受信信号のレベルが所定のレベルとなるように当該受
   信信号のレベルを当該信号レベル制御装置により制御
   し、当該制御後の受信信号を復調処理する、 ことを特徴とする無線機。