JP2005210357A

JP2005210357A - ソフトウェア無線機

Info

Publication number: JP2005210357A
Application number: JP2004014011A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kobayashi; 雅典小林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】複数の無線通信方式のいずれを扱う場合でもダイナミックレンジを犠牲にすることなくＡＧＣ電圧の制御ができるソフトウェア無線機を提供する。
【解決手段】この発明のソフトウェア無線機は、上述したように構成されており、ＡＧＣ管理部２０のＡＧＣ制御部２１は、受信信号の無線通信方式の違いに対応して可変減衰部１３による減衰量を調節するので、受信した無線通信方式のＩＦ信号がＡＧＣ増幅部１２で過大に増幅され、あるいは、過小に増幅されることがなく、Ａ／Ｄ変換部１５のダイナミックレンジが最大限に利用できるようにすることができる。また、ＡＧＣ増幅部に対してはＤ／Ａ変換回路２４を介して、予め各無線通信方式に対応して制御プロファイル記憶部２２に記憶された制御プロファイルに従ってＡＧＣ電圧を制御するので、入力信号電力に対応してＡＧＣ電圧を同じ制御範囲で連続してＡＧＣ増幅部に設定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソフトウェア無線機に関し、特に、受信可能な複数の無線通信方式のうちの受信すべき一つの無線通信方式を選択する無線通信方式選択部と、与えられるＡＧＣ電圧に基づいて自動利得制御を行うとともに、選択受信された無線通信方式のＩＦ信号を増幅するＡＧＣ増幅部と、ＩＦ信号の電力から対応する入力信号電力を検出する入力信号電力検出部と、ＡＧＣ増幅部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からのデジタル信号に対し、選択された無線通信方式に基づく復調処理を行う復調処理部とを有するソフトウェア無線機に関する。

図３および図４は、ソフトウェア無線機の従来例を示すブロック図である。図３のソフトウェア無線機において、帯域通過フィルタ３１（ＢＰＦ３１）は、ＩＦ信号を受け取り、ＩＦ信号以外の雑音を除去し、ＩＦ信号のみを通過させる。可変増幅器３２は、制御信号ＴＡに基づいて増幅度を調節し、その調節した増幅度でＢＰＦ３１の出力を増幅する。帯域通過フィルタ３３（ＢＰＦ３３）は、可変増幅器３２の出力からＩＦ信号以外の雑音を除去し、ＩＦ信号のみを通過させる。Ａ／Ｄ変換回路３４は、ＢＰＦ３３の出力を受け取り、Ａ／Ｄ変換する。復調処理回路３５は、Ａ／Ｄ変換回路３４の出力を受け取り、復調してベースバンド信号として出力する。電力検出回路３６は、可変増幅器３２の出力を入力し、その平均電力を算出して平均電力値ＰＷとして出力する。ＡＧＣ制御回路３７は、電力検出回路３６が出力する平均電力値ＰＷに基づいて制御信号ＴＡを可変増幅器３２に供給し、可変増幅器３２の自動利得制御を行う。

図４のソフトウェア無線機において、ＢＰＦ４１は雑音を除去してＩＦ信号のみを通過させる。可変増幅器４２は、制御信号ＴＡに基づいて増幅度を調節し、その調節した増幅度でＢＰＦ４１の出力を増幅する。ＢＰＦ４３は、可変増幅器４２の出力からＩＦ信号以外の雑音を除去し、ＩＦ信号のみを通過させる。Ａ／Ｄ変換回路４４は、ＢＰＦ４３の出力を受け取り、Ａ／Ｄ変換する。復調処理回路４５は、Ａ／Ｄ変換回路４４の出力を受け取り、復調してベースバンド信号として出力する。電力検出回路４６は、Ａ／Ｄ変換回路４４の出力を入力し、その平均電力を算出して平均電力値ＰＷとして出力する。ＡＧＣ制御回路４７は、電力検出回路４６が検出した平均電力ＰＷに基づいてＡＧＣ電圧ＳＣを算出する。Ｄ／Ａ変換回路４８は、ＡＧＣ制御回路４７が算出したＡＧＣ電圧ＳＣをＡ／Ｄ変換し、可変増幅器４２に制御信号ＴＡとして供給する。

これ以外の例としては、増幅器の利得を調整するのではなく、受信入力が許容値を超えた場合、入力信号ラインのスイッチを切り替えて、入力信号ラインをハイインピーダンス（あるいは、切断状態）に設定することによって、低コストで受信装置のダイナミックレンジを改良する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−６４３９３号公報（第１頁の要約の解決手段、図１）

図３および図４で示したように、可変増幅器あるいはＡ／Ｄ変換回路の出力を帰還回路を経由して可変増幅器に与えることにより、入力電力に対応した自動利得制御（ＡＧＣ）を行っている。この場合、搬送波信号のみの無変調信号を用いて入力信号レベルを規定し、与えるべきＡＧＣ電圧のプロファイルを設定している。しかし、このような設定方法であると、通信方式によっては変調度によって増幅を受ける電力値が変化する。例えば、入力信号がＡＭ変調の場合、変調度１００％のときに最大で約６ｄＢだけ無変調の場合に比較して増大する。

このような理由によって、無変調時の搬送波レベルを基準に、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを最大限に利用するためには、Ａ／Ｄ変換回路の入力のバックオフを図５に示されるようにバックオフの追加分として６ｄＢだけ大きく確保しなければ出力にクリップを生じてしまう。換言すれば、例えば、入力信号がＦＭ変調のような特定変調方式に対応する場合に比較して、上述のような多変調方式に対応するためにはバックオフを大きく設定する必要があり、この場合、約６ｄＢ（デジタル信号の最上位の１ビット分）のダイナミックレンジを無効にすることになる。

ソフトウェア無線機においては、同一のハードウェアを用いて複数種類の無線通信方式に対応することが必須の要件である。しかし、Ａ／Ｄ変換回路前段までのアナログ回路は、無線通信方式や帯域幅等により最適な調整条件が異なる。特に、Ａ／Ｄ変換回路の入力信号規定が固定値であるために、各通信方式によって異なる電力値の違いに影響されずにＡ／Ｄ変換回路のダイナミックレンジを最大限に利用することは、同一のハードウェアを用いる従来のソフトウェア無線機にとっては容易ではなかった。また、特許文献に開示された発明は、受信入力が許容値を超えたような極端の場合のみに有効であり、受信入力の大きさに従って連続的にＡＧＣ電圧の制御を行うような細やかな制御ができない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数の通信方式のいずれを扱う場合でもダイナミックレンジの幅を犠牲にすることなく、受信入力の大きさに従って連続的にＡＧＣ電圧の制御を行うことができ、同一のハードウェアで良好な受信処理をすることができるソフトウェア無線機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明のソフトウェア無線機は、受信可能な複数の無線通信方式のうちの受信すべき一つの無線通信方式を選択する無線通信方式選択部と、与えられるＡＧＣ電圧に基づいて自動利得制御を行うとともに、選択受信された無線通信方式のＩＦ信号を増幅するＡＧＣ増幅部と、ＩＦ信号の電力から対応する入力信号電力を検出する入力信号電力検出部と、ＡＧＣ増幅部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からのデジタル信号に対し、選択された無線通信方式に基づく復調処理を行う復調処理部とを有するソフトウェア無線機において、ＡＧＣ増幅部とＡ／Ｄ変換部との間に配置された可変減衰部と、無線通信方式選択部によって選択された無線通信方式に関してＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジが最大限に利用されるように予め設定された減衰量を可変減衰部に設定し、選択された無線通信方式に対して予め決められた制御プロファイルに従って、入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧をＡＧＣ増幅部に設定するＡＧＣ管理部とを有する。

この発明のソフトウェア無線機は、上述したように構成されており、ＡＧＣ管理部は、受信信号の無線通信方式の違いによって可変減衰部による減衰量を調節するので、受信した無線通信方式のＩＦ信号がＡＧＣ増幅部で過大に増幅され、あるいは、過小に増幅されることがなく、Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジが最大限に利用できるようにすることができる。また、ＡＧＣ増幅部に対しては、予め各無線通信方式に対応して設定された制御プロファイルに従って制御するので、ＩＦ信号電力から検出される入力信号電力に対応してＡＧＣ電圧を連続してＡＧＣ増幅部に設定することができる。

また、この発明において、前記ＡＧＣ管理部は、複数の無線通信方式の搬送波に対する無変調時の入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧を示す制御プロファイルをそれぞれの無線通信方式に対応して記憶する制御プロファイル記憶部と、複数の無線通信方式の搬送波の同率変調時の入力信号電力が最小である無線通信方式に対するその他の無線通信方式の入力信号電力の差分を必要減衰量として記憶する必要減衰量記憶部と、受信すべき無線通信方式が選択されると、選択された無線通信方式に対応する必要減衰量を必要減衰量記憶部から読み出し、読み出した必要減衰量を可変減衰部の減衰量として設定するとともに、選択された無線通信方式に対応する制御プロファイルを制御プロファイル記憶部から読み出し、入力信号電力検出部が検出する入力信号電力に基づいて、制御プロファイルを参照して入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧をＡＧＣ増幅部に供給するＡＧＣ電圧制御部とを有する。

以上に詳述したように本発明のソフトウェア無線機は、上述したように構成されており、ＡＧＣ管理部は、受信信号の無線通信方式の違いによって可変減衰部による減衰量を調節するので、受信した無線通信方式のＩＦ信号がＡＧＣ増幅部で過大に増幅され、あるいは、過小に増幅されることがなく、Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジが最大限に利用できるようにすることができる。また、ＡＧＣ増幅部に対しては、予め各無線通信方式に対応して設定した制御プロファイルに従って制御するので、ＩＦ信号電力に対応してＡＧＣ電圧を連続してＡＧＣ増幅部に設定することができる。したがって、無線通信方式が２以上の複数になっても、同一のハードウェアによって、Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジを最大限に利用できるように、それぞれの無線通信方式に最適なソフトウェア無線機を構成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のソフトウェア無線機の実施の形態を示すブロック図、図２は、図１のソフトウェア無線機のＡＧＣ特性を説明するためのグラフである。図１のソフトウェア無線機において、帯域通過フィルタ１１（ＢＰＦ１１）は、不図示のＲＦ増幅回路およびミキサ等によって変換されたＩＦ信号を受け取り、ＩＦ信号以外の雑音を除去し、ＩＦ信号のみを通過させる。可変増幅器１２は、制御信号ＳＡに基づいて増幅度を調節し、その調節した増幅度でＢＰＦ１１の出力を増幅する。可変減衰器１３（ＡＴＴ１３）は、制御信号ＳＢに基づいて減衰量を調節し、その調節した減衰量で可変増幅器１２の出力を減衰させる。

帯域通過フィルタ１４（ＢＰＦ１４）は、可変減衰器１３の出力からＩＦ信号以外の雑音を除去し、ＩＦ信号のみを通過させる。Ａ／Ｄ変換回路１５は、ＢＰＦ１４のアナログ出力を受け取り、デジタル出力に変換する。復調処理回路１６は、Ａ／Ｄ変換回路１５がＡ／Ｄ変換した出力に対して、指示信号ＳＰによって指示される無線通信方式に従って処理を行い、ベースバンド信号として出力する。制御回路１７は、ソフトウェア無線機が受信すべき（例えば、ユーザによるバンド切り替えスイッチ等によって設定される）無線通信方式を検出し、その無線通信方式を指示信号ＳＰとして各部に供給する。電力検出回路１８は、Ａ／Ｄ変換回路１５の出力を入力し、その平均電力を算出して平均電力値ＰＷとして出力する。

ＡＧＣ管理部２０は、ＡＧＣ制御回路２１と、制御プロファイル記憶部２２と、必要減衰量記憶部２３と、Ｄ／Ａ変換回路２４とから構成されている。制御プロファイル記憶部２２は、複数の無線通信方式の搬送波に対する無変調時の入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧を制御プロファイルとし、それぞれの無線通信方式に対応して記憶している。また、必要減衰量記憶部２３は、複数の無線通信方式の搬送波の同率変調時の入力信号電力が最小である無線通信方式に対するその他の無線通信方式の入力信号電力の差分を必要減衰量として記憶している。

ＡＧＣ制御回路２１は、制御回路１７を介して受信すべき無線通信方式が選択されると、選択された無線通信方式に対応する必要減衰量を必要減衰量記憶部２３から読み出し、読み出した必要減衰量をＡＴＴ１３に対する減衰量を示す制御信号ＳＢとして設定するとともに、選択された無線通信方式に対応する制御プロファイルを制御プロファイル記憶部２２から読み出し、電力検出回路１８が検出する平均電力ＰＷからそれに対応する入力信号電力を求め、制御プロファイルを参照してその入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧を求め、制御信号ＳＡとしてＡＧＣ増幅器１２に供給する。この場合、制御プロファイルと必要減衰量とは、ＡＧＣ管理部２０の制御プロファイル記憶部２２と必要減衰量記憶部２３とに格納されているが、その他の部署に格納し、必要に応じてダウンロードするようにしてもよい。

上述のＡＧＣ管理部２０において、制例えば、受信信号の無線通信方式が振幅変調である場合には、周波数変調である場合に比較してＡＴＴ１３の減衰量を６ｄＢ増しとする制御信号ＳＢを出力するとともに、振幅変調の制御プロフィールに従って可変増幅器１２の増幅率を調節する。このことによって振幅変調の場合の入力信号電力に対するＡＧＣ電圧の変化は、図２の曲線Ｃ１のようになる。また、受信信号の無線通信方式が周波数振幅変調である場合には、入力信号電力に対するＡＧＣ電圧の変化は、図２の曲線Ｃ２のようになる。

このようなソフトウェア無線機においては、複数の無線通信方式の受信を取り扱う場合に、何れの無線通信方式に対してもＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジをフルに活用することができる。換言すれば、分解能の低いＡ／Ｄ変換器も使用できる場合が多くなり、原価低減が可能となる。また、入力信号電力に対するＡＧＣ電圧の制御プロファイルについては、ＡＧＣ電圧の制御範囲が無線通信方式に依存しないように制御プロファイルを各無線通信方式に対応させているので、ＡＧＣ増幅器を最も線形性が良い条件で使用することができる。

本発明のソフトウェア無線機の実施の形態を示すブロック図である。図１のソフトウェア無線機のＡＧＣ特性を説明するためのグラフである。ソフトウェア無線機の従来例を示すブロック図である。ソフトウェア無線機の他の従来例を示すブロック図である。無線通信方式の違いによって発生する追加のバックオフを説明するための図である。

符号の説明

１１，１４ＢＰＦ、１２ＡＧＣ増幅器、１３可変減衰器、１５Ａ／Ｄ変換回路、１６復調処理回路、１７制御回路、１８電力検出回路、２０ＡＧＣ管理部、２１ＡＧＣ制御回路、２２制御プロファイル記憶部、２３必要減衰量記憶部、２４Ｄ／Ａ変換回路。

Claims

受信可能な複数の無線通信方式のうちの受信すべき一つの無線通信方式を選択する無線通信方式選択部と、与えられるＡＧＣ電圧に基づいて自動利得制御を行うとともに、選択受信された無線通信方式のＩＦ信号を増幅するＡＧＣ増幅部と、ＩＦ信号の電力から対応する入力信号電力を検出する入力信号電力検出部と、ＡＧＣ増幅部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からのデジタル信号に対し、選択された無線通信方式に基づく復調処理を行う復調処理部とを有するソフトウェア無線機において、
ＡＧＣ増幅部とＡ／Ｄ変換部との間に配置された可変減衰部と、
無線通信方式選択部によって選択された無線通信方式に関してＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジが最大限に利用されるように予め設定された減衰量を可変減衰部に設定し、選択された無線通信方式に対して予め決められた制御プロファイルに従って、入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧をＡＧＣ増幅部に設定するＡＧＣ管理部とを有することを特徴とするソフトウェア無線機。
前記ＡＧＣ管理部は、
複数の無線通信方式の搬送波に対する無変調時の入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧を示す制御プロファイルをそれぞれの無線通信方式に対応して記憶する制御プロファイル記憶部と、
複数の無線通信方式の搬送波の同率変調時の入力信号電力が最小である無線通信方式に対するその他の無線通信方式の入力信号電力の差分を必要減衰量として記憶する必要減衰量記憶部と、
受信すべき無線通信方式が選択されると、選択された無線通信方式に対応する必要減衰量を必要減衰量記憶部から読み出し、読み出した必要減衰量を可変減衰部の減衰量として設定するとともに、選択された無線通信方式に対応する制御プロファイルを制御プロファイル記憶部から読み出し、入力信号電力検出部が検出する入力信号電力に基づいて、制御プロファイルを参照して入力信号電力に対応するＡＧＣ電圧をＡＧＣ増幅部に供給するＡＧＣ電圧制御部とを有する請求項１記載のソフトウェア無線機。