JP2004147082A

JP2004147082A - 通信装置

Info

Publication number: JP2004147082A
Application number: JP2002309830A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takemoto; 竹本　誠; Daichi Imamura; 今村　大地; Hiroaki Sudo; 須藤　浩章
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Also published as: WO2004038957A1; US20060165199A1; EP1562307A1; CN1689251A

Abstract

【課題】ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御することのできる通信装置を提供すること。
【解決手段】各ブランチのＡＧＣ制御部１０ａ，１０ｂが演算出力するゲイン設定値を比較する比較部１１と、比較部１１で得たゲイン設定値から各ブランチ対応のゲイン調整信号を生成する変換部１００４ａ，１００４ｂとを設けて、変換部１００４ａ，１００４ｂからのゲイン調整信号により各ブランチの可変利得アンプ５ａ，５ｂの利得制御を行う。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御する通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来の通信装置の構成を示す。同図に示した従来の通信装置は、第１ブランチおよび第２ブランチの２つのブランチから形成されたダイバーシチ構成となっており、多重化方式はＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式である。なお、図４では、第１ブランチに属する構成要素には符号にａが付され、第２ブランチに属する構成要素には符号にｂが付されている。以下、第１ブランチおよび第２ブランチに共通の構成要素、例えばアンテナ１ａ，１ｂを合わせてアンテナ１と表現する。
【０００３】
従来の通信装置が有する各ブランチにおいて、アンテナ１で受信した信号は、ＬＮＡ（低雑音増幅器）２によって信号増幅された後、ミキサ３で局部発振周波数との差の周波数（中間周波数）に変換される。周波数変換された信号は、可変利得アンプ５によって出力レベルが一定となるよう制御され、直交復調器６によって直交復調される。直交復調された結果得られたＩ成分（同相成分）のベースバンド信号およびＱ成分（直交成分）のベースバンド信号はＡＤ変換器８でそれぞれＡＤ変換された後、ＡＧＣ処理部１００を介してＦＦＴ（高速フーリエ変換）制御部１２に入力される。ＦＦＴ制御部１２では各ベースバンド信号が周波数成分に変換され、ダイバーシチ処理部１３に入力される。そして、各ブランチのＦＦＴ制御部１２から出力された周波数成分の信号は各ブランチに共通のダイバーシチ処理部１３に入力される。
【０００４】
ダイバーシチ処理部１３は、各ブランチからの信号を周波数毎に比較して、周波数毎に最大の振幅を選択する選択ダイバーシチや、周波数毎にベクトル合成を行う合成ダイバーシチ等の処理を行う。図５に選択ダイバーシチの一例を示す。周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、第１ブランチの複素信号成分が１＋８ｉ，４−９ｉ，５＋２ｉ、第２ブランチの複素信号成分が−２＋７ｉ，３＋０ｉ，６−ｉとし、第１ブランチと第２ブランチの振幅を比較して振幅の大きい方を選択する。このとき、ダイバーシチ処理部出力１３の出力は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、１＋８ｉ，４−９ｉ，６−ｉとなる。
【０００５】
図６に合成ダイバーシチの一例を示す。図５と同じく周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、第１ブランチの複素信号成分が１＋８ｉ，４−９ｉ，５＋２ｉ、第２ブランチの複素信号成分が−２＋７ｉ，３＋０ｉ，６−ｉとし、第１ブランチと第２ブランチの信号をベクトル合成する。このとき、ダイバーシチ処理部１３の出力は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、−１＋１５ｉ，７−９ｉ，１１＋ｉとなる。このように、ダイバーシチ処理部１３でダイバーシチ処理された各信号は、各ブランチに共通の復号器１４に入力され復号化される。
【０００６】
次に、ＡＧＣ処理部１００について説明する。図７は、従来の通信装置が備えるＡＧＣ処理部１００の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、ＡＧＣ処理部１００は、受信レベル測定部１００１、減算部１００２、演算部１００３および変換部１００４を有している。受信レベル測定部１００１は、直交復調器６で直交復調して得られたＩ成分およびＱ成分のベースバンド信号から受信レベルを測定するものである。なお、受信レベルＡは“Ａ＝Ｉ^２＋Ｑ^２”によって得られる。
【０００７】
また、減算部１００２は、目標レベルＢから受信レベル測定部１００１で得られた受信レベルＡを減算して、その減算値Ｃ（＝Ｂ−Ａ）を得るものである。また、演算部１００３は、可変利得アンプ５のゲインを調整するための信号（以下「ゲイン調整信号」という。）が示すゲイン設定値を演算によって求めるものである。より具体的には、ｎ＋１番目のゲイン設定値Ｄ_ｎ＋１は、ｎ番目のゲイン設定値Ｄ_ｎと、更新係数ｋ（０＜ｋ＜１）と、減算部１００２から得られたｎ番目の減算値Ｃ_ｎとから、Ｄ_ｎ＋１＝Ｄ_ｎ＋ｋ×Ｃ_ｎの演算式によって求められる。
【０００８】
また、変換部１００４は、演算部１００３で得られたゲイン設定値Ｄを後段のＤＡ変換器９のフォーマットに合わせるためのものであり、言い換えれば、ゲイン設定値Ｄからゲイン調整信号を生成するものである。ＡＧＣ処理部１００から出力された当該ゲイン調整信号は、ＤＡ変換器９でＤＡ変換された後、可変利得アンプ５に供給される。可変利得アンプ５は、このようにして供給されたゲイン調整信号に従って利得が調整される。なお、当該利得の調整を本明細書では「ＡＧＣ制御（自動利得制御）」という。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２０９１３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の通信装置では、ダイバーシチ処理部１３でダイバーシチ処理の対象となるのはＦＦＴ処理部１２の出力レベル、すなわちＡＧＣ処理部１００ａ，１００ｂの出力レベルであり、第１ブランチと第２ブランチのＳ／Ｎ比にはよらないため、ダイバーシチ処理された信号のＳ／Ｎ比が必ずしも良好なものになるとは限らないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御することのできる通信装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、複数のブランチから形成されたダイバーシチ構成の通信装置であって、前記複数のブランチの各々が、受信信号を増幅するゲイン変更可能な信号増幅手段と、前記信号増幅手段で増幅された受信信号の受信レベルを測定し、当該受信レベルに基づいて前記信号増幅手段のゲインを調整するためのゲイン設定値を算出するゲイン設定値算出手段と、を有し、前記複数のブランチ共通に、各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値を比較して所定のゲイン設定値を選択し、前記各ブランチの前記信号増幅手段に供給するゲイン設定値選択手段を有する。
【００１３】
このように、各ブランチの信号増幅手段に供給されるゲイン設定値は共通であるため、ゲイン設定値算出手段で測定される受信信号の受信レベルは受信時の大小関係が保持されることとなる。したがって、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御することができる。この結果、通信装置の受信特性は良好となる。
【００１４】
また、本発明に係る通信装置は、前記ゲイン設定値選択手段は、前記各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値のうち、最小のゲイン設定値を選択する。したがって、信号増幅手段によって増幅された信号の波形歪みを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明に係る通信装置は、各ブランチが、前記信号増幅手段で増幅された受信信号をフーリエ変換して周波数成分に変換するフーリエ変換手段を有し、前記複数のブランチ共通に、各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号に対してダイバーシチ処理を行うダイバーシチ処理手段と、各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値の差分の絶対値と所定のしきい値とを比較して、前記差分の絶対値が前記しきい値よりも大きい場合は、前記ダイバーシチ処理手段に所定の信号を出力するダイバーシチ処理制御手段と、を有し、前記ダイバーシチ処理手段は、前記所定の信号を受け取ると、前記ダイバーシチ処理を行わずに最小のゲイン設定値となるブランチの信号を出力する。
【００１６】
このように、各ブランチにおける入力レベルが大きく異なる場合、ダイバーシチ処理手段はダイバーシチ処理を行わず、入力レベルの大きいブランチの信号を出力するため、受信信号の受信レベルは受信時の大小関係が保持されることとなる。したがって、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御することができる。この結果、通信装置の受信特性は良好となる。
【００１７】
また、本発明に係る通信装置は、前記ダイバーシチ処理は、各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号の振幅を周波数毎に比較して、周波数毎に最大の振幅を選択して出力することが望ましい。
【００１８】
また、本発明に係る通信装置は、前記ダイバーシチ処理は、各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号の振幅および位相を周波数毎にベクトル合成して出力することが望ましい。
【００１９】
さらに、本発明に係るプログラムは、コンピュータを請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信装置に含まれる各手段として実現するためのものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る通信装置の実施の形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の通信装置を示すブロック図である。同図において、図４（従来技術）と重複する部分には同一の符号を付す。なお、本実施形態の通信装置は、第１ブランチと第２ブランチの２つのブランチから形成されたダイバーシチ構成となっており、多重化方式はＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式である。図１では、第１ブランチに属する構成要素には符号にａが付され、第２ブランチに属する構成要素には符号にｂが付されている。以下、第１ブランチおよび第２ブランチに共通の構成要素、例えばアンテナ１ａ，１ｂを合わせてアンテナ１と表現する。
【００２１】
図１に示すように、アンテナ１には、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２を介してミキサ３および信号増幅手段に該当としての可変利得アンプ５が順次接続されている。ミキサ３は、局部発振器４からのローカル周波数とアンテナ１からの入力周波数を混合するよう機能する。また、可変利得アンプ５には直交復調器６が接続されている。
【００２２】
直交復調器６は、局部発振器７からのローカル周波数と可変利得アンプ５の出力周波数とを混合し、Ｉ成分（同相成分）のベースバンド信号を取り出すミキサ６１と、局部発振器７からのローカル信号の位相を９０°ずらしたローカル周波数と可変利得アンプ５の出力周波数とを混合し、Ｑ成分（直交成分）のベースバンド信号を取り出すミキサ６２とを有する。各ミキサ６１，６２はＡＤ変換器８を介して、ゲイン設定値算出手段としてのＡＧＣ処理部１０、フーリエ変換手段としてのＦＦＴ処理部１２、ダイバーシチ処理手段としてのダイバーシチ処理部１３を介して復号器１４に接続されている。
【００２３】
一方、ＡＧＣ処理部１０にはＦＦＴ処理部１２に出力する各信号（ＡＧＣ処理部１０ａからの信号とＡＧＣ処理部１０ｂからの信号）を比較するゲイン設定値選択手段およびダイバーシチ処理制御手段としての比較部１１が接続されている。比較部１１での比較結果は、変換部１００４およびＤＡ変換器９を介して可変利得アンプ５に入力され、かつ、ダイバーシチ処理部１３にも入力される。以上説明した構成要素のうち、局部発振器４、局部発振器７、比較部１１、ダイバーシチ処理部１３および復号器１４は第１ブランチおよび第２ブランチに共通である。
【００２４】
上記説明した構成の通信装置では、各ブランチにおいて、アンテナ１で受信された信号がＬＮＡ２によって信号増幅された後、ミキサ３で周波数変換される。周波数変換された信号は、可変利得アンプ５によって出力レベルが一定になるよう制御され、直交復調器６によってＩＱベースバンド信号に変換される。ＩＱベースバンド信号はＡＤ変換器８でデジタル信号に変換された後、ＦＦＴ制御部１２によって周波数成分に変換される。ダイバーシチ処理部１３では、各ブランチからの信号を周波数毎に比較し、周波数毎に最大の振幅を選択する選択ダイバーシチや、周波数毎にベクトル合成する合成ダイバーシチ等の処理が行われる。
【００２５】
図５に選択ダイバーシチの一例を示す。周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、第１ブランチの複素信号成分が１＋８ｉ，４−９ｉ，５＋２ｉ、第２ブランチの複素信号成分が−２＋７ｉ，３＋０ｉ，６−ｉとし、第１ブランチと第２ブランチの振幅を比較して振幅の大きい方を選択する。このとき、ダイバーシチ処理部出力１３の出力は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、１＋８ｉ，４−９ｉ，６−ｉとなる。
【００２６】
図６に合成ダイバーシチの一例を示す。図５と同じく周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、第１ブランチの複素信号成分が１＋８ｉ，４−９ｉ，５＋２ｉ、第２ブランチの複素信号成分が−２＋７ｉ，３＋０ｉ，６−ｉとし、第１ブランチと第２ブランチの信号をベクトル合成する。このとき、ダイバーシチ処理部１３の出力は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で、−１＋１５ｉ，７−９ｉ，１１＋ｉとなる。このように、ダイバーシチ処理部１３でダイバーシチ処理された各信号は、復号器１４に入力され復号化が行われる。
【００２７】
次に、図２を参照してＡＧＣ処理部１０について説明する。図２は、ＡＧＣ処理部１０の内部構成を示すブロック図である。同図でも、図７（従来技術）と重複する部分には同一の符号を付す。本実施形態のＡＧＣ処理部１０は、受信レベル測定部１００１、減算部１００２、演算部１００３を有し、図７に示した変換部１００４を有していない。受信レベル測定部１００１は、直交復調器６で直交復調して得られたＩ成分およびＱ成分のベースバンド信号から受信レベルを測定するものである。なお、受信レベルＡは“Ａ＝Ｉ^２＋Ｑ^２”によって得られる。
【００２８】
また、減算部１００２は、目標レベルＢから受信レベル測定部１００１で得られた受信レベルＡを減算して、その減算値Ｃ（＝Ｂ−Ａ）を得るものである。また、演算部１００３は、可変利得アンプ５のゲインを調整するための信号（以下「ゲイン調整信号」という。）が示すゲイン設定値を演算によって求めるものである。より具体的には、ｎ＋１番目のゲイン設定値Ｄ_ｎ＋１は、ｎ番目のゲイン設定値Ｄ_ｎと、更新係数ｋ（０＜ｋ＜１）と、減算部１００２から得られたｎ番目の減算値Ｃ_ｎとから、Ｄ_ｎ＋１＝Ｄ_ｎ＋ｋ×Ｃ_ｎの演算式によって求められる。そして、ＡＧＣ処理部１０で得られた演算値Ｄ_ｎ＋１は比較部１１に出力される。
【００２９】
次に、図３を参照して比較部１１について説明する。図３は、比較部１１の内部構成を示すブロック図である。比較部１１は、演算部１１０１、セレクタ１１０２、演算部１１０３およびセレクタ１１０４を有している。演算部１１０１は、第１ブランチのゲイン設定値ＤをＤ１、第２ブランチのゲイン設定値をＤ２としたとき、Ｄ１からＤ２を減算した値Ｅ（＝Ｄ１−Ｄ２）を得るものである。
【００３０】
また、セレクタ１１０２は、第１ブランチのゲイン設定値Ｄ１、第２ブランチのゲイン設定値Ｄ２、演算部１１０１の出力Ｅが入力され、Ｅ≦０の場合にはＤ１を出力し、Ｅ＞０の場合にはＤ２を出力するものである。なお、セレクタ１１０２の出力は変換部１００４に入力される。本実施形態の変換部１００４は、比較部１１から得られたゲイン設定値Ｄを後段のＤＡ変換器９のフォーマットに合わせるためのものであり、言い換えれば、ゲイン設定値Ｄからゲイン調整信号を生成するものである。比較部１１から出力された当該ゲイン設定値Ｄは、ＤＡ変換器９でＤＡ変換された後、可変利得アンプ５に供給される。
【００３１】
また、演算部１１０３は、演算部１１０１で得られたＥの絶対値から所定のしきい値を減算し、その減算値Ｆ（＝｜Ｅ｜−しきい値）を得るものである。また、セレクタ１１０４は、Ｌ（Ｌｏｗ）信号、Ｈ（Ｈｉｇｈ）信号、演算部１１０３の出力Ｆが入力され、Ｆ≦０の場合にはＬ信号を出力し、Ｆ＞０の場合にはＨ信号を出力するものである。なお、セレクタ１１０４の出力はダイバーシチ処理部１３に入力される。本実施形態のダイバーシチ処理部１３は、比較部１１からＨ信号が入力されれば、ダイバーシチ処理を行わずに最小のゲイン設定値となるブランチの信号を出力する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の通信装置によれば、比較部１１を設け、可変利得アンプ５に供給されるゲイン設定値Ｄを共通にすることで、ＡＧＣ処理部１０ａ，１０ｂの出力レベルはアンテナ入力時の大小関係が保持されることとなる。また、各ブランチから出力されるゲイン設定値Ｄの中でも最小のゲイン設定値を選択することにより、ＡＧＣ処理部１０の出力波形の歪みを抑えることができる。さらに、各ブランチにおける入力レベルが大きく異なる場合、ダイバーシチ処理部１３はダイバーシチ処理を行わず、入力レベルの大きいブランチの信号を出力するため、ＡＧＣ処理部１０ａ，１０ｂの出力レベルはアンテナ入力時の大小関係が保持されることとなる。したがって、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくＡＧＣ制御を行うことができる。この結果、通信装置の受信特性は良好となる。
【００３３】
なお、本発明に係る通信装置は上記説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る通信装置によれば、ダイバーシチ処理後の信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなくゲイン制御することができる。したがって、受信特性が良好な通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の通信装置を示すブロック図
【図２】ＡＧＣ処理部の内部構成を示すブロック図
【図３】比較部の内部構成を示すブロック図
【図４】従来の通信装置を示すブロック図
【図５】選択ダイバーシチの一例を説明する周波数特性図
【図６】合成ダイバーシチの一例を説明する周波数特性図
【図７】従来の通信装置が備えるＡＧＣ処理部の内部構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　アンテナ
２ａ，２ｂ　低雑音増幅器（ＬＮＡ）
３ａ，３ｂ　ミキサ
４ａ，４ｂ　局部発振器
５ａ，５ｂ　可変利得アンプ
６ａ，６ｂ　直交復調器
６１ａ，６２ａ，６１ｂ，６２ｂ　ミキサ
７　局部発振器
８ａ，８ｂ　ＡＤ変換器
９ａ，９ｂ　ＤＡ変換器
１０ａ，１０ｂ　ＡＧＣ処理部
１１　比較部
１２　ＦＦＴ処理部
１３　ダイバーシチ処理部
１４　復号器
１００１　受信レベル測定部
１００２　減算部
１００３　演算部
１００４ａ，１００４ｂ　変換部

Claims

複数のブランチから形成されたダイバーシチ構成の通信装置であって、
前記複数のブランチの各々が、
受信信号を増幅するゲイン変更可能な信号増幅手段と、
前記信号増幅手段で増幅された受信信号の受信レベルを測定し、当該受信レベルに基づいて前記信号増幅手段のゲインを調整するためのゲイン設定値を算出するゲイン設定値算出手段と、を有し、
前記複数のブランチ共通に、
各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値を比較して所定のゲイン設定値を選択し、前記各ブランチの前記信号増幅手段に供給するゲイン設定値選択手段を有することを特徴とする通信装置。
前記ゲイン設定値選択手段は、前記各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値のうち、最小のゲイン設定値を選択することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
各ブランチが、
前記信号増幅手段で増幅された受信信号をフーリエ変換して周波数成分に変換するフーリエ変換手段を有し、
前記複数のブランチ共通に、
各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号に対してダイバーシチ処理を行うダイバーシチ処理手段と、
各ブランチの前記ゲイン設定値算出手段で算出されたゲイン設定値の差分の絶対値と所定のしきい値とを比較して、前記差分の絶対値が前記しきい値よりも大きい場合は、前記ダイバーシチ処理手段に所定の信号を出力するダイバーシチ処理制御手段と、を有し、
前記ダイバーシチ処理手段は、前記所定の信号を受け取ると、前記ダイバーシチ処理を行わずに最小のゲイン設定値となるブランチの信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。
前記ダイバーシチ処理は、各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号の振幅を周波数毎に比較して、周波数毎に最大の振幅を選択して出力することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
前記ダイバーシチ処理は、各ブランチの前記フーリエ変換手段から出力された信号の振幅および位相を周波数毎にベクトル合成して出力することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
コンピュータを請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信装置に含まれる各手段として実現するためのプログラム。