JP2007043723A - ジッタが制限された、自動的にゲインを制御する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルフィードバック信号を有するアナログ増幅器を使用する自動ゲイン制御において、振幅および周波数におけるジッタを低減する。
【解決手段】少なくとも１つのアナログ増幅器１０のゲインを自動的に制御する方法は、アナログ増幅器１０のゲインを制御するデジタルフィードバック信号Ｓ_AGCを受け取るステップと、アナログ増幅器１０にゲイン駆動信号Ｓ_DRVを送るようにデジタルフィードバック信号を処理するステップと、を有する。処理するステップは、ゲイン駆動信号の全ての変化の後の所定の期間中、ゲイン駆動信号Ｓ_DRVが一定に保たれるようにゲイン駆動信号Ｓ_DRVの発生を調整するステップ２４を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルフィードバック信号によって制御されるアナログ増幅器を有するデジタル信号受信機用の自動ゲイン制御（ＡＧＣ）に関する。

一般に、ＡＧＣとは、受信機に組み込まれ、入力の大きさに依存して受信機のゲインを実質的に大きく変化させる受信信号によって駆動されて、出力レベルを実質的に一定に保つようにする回路を指す。

通常、受信機は、受信信号用の１つまたは複数のアナログ増幅器を有する。それらのアナログ増幅器は、例えば、デジタル復調器などの下流の回路から供給されるデジタルフィードバック信号によって自動的に制御される。

アナログゲイン制御入力を有するアナログ増幅器の場合、デジタルフィードバック信号は、例えば、デジタル／アナログ変換器によってアナログフィードバック信号に変換される。デジタルゲイン制御入力を有するアナログ増幅器の場合、デジタルフィードバック信号は直接供給される。

以前に用いられていたアナログフィードバック信号とは異なり、デジタルフィードバック信号は、自動ゲイン制御ループにおける振幅ジッタまたは周波数ジッタをもたらす可能性がある、離散的な形で変化する。この問題は、フィードバック信号がデジタルであると直ちに、１つのステップ（段）で生じる。

例えば、増幅のための最適な設定が、デジタルフィードバック信号の２つの連続する値の間にある場合、システムは、それら２つの値の間で振動し続ける。したがって、デジタルフィードバック信号は必要以上に頻繁に変化し、増幅器から送出される信号にその変化の周波数でノイズを生じさせる。この種の振れは周波数ジッタと呼ばれる。

また、デジタルフィードバック信号のステップの大きさが大き過ぎる場合、その信号は、飽和などの振れを生じさせること、または他のループがロックするのを妨げることによって、受信機の性能に影響を与える可能性がある。この種の振れは振幅ジッタと呼ばれる。

したがって、デジタルフィードバック信号を有するアナログ増幅器を使用する自動ゲイン制御は、振幅および／または周波数のジッタを受けやすく、このため、出力信号の品質レベルを低下させる。

既存の受信機には、対応する駆動信号を送出するようにデジタルフィードバック信号に適用されるローパスフィルタを有するものもある。しかし、フィルタリングは、電気信号の周波数と共に所定の形で変化するゲインを有する電気信号を伝送することにあり、このため、デジタルフィードバック信号の変化は、低減された場合でもアナログ増幅器に伝送され、やはり、振幅ジッタおよび／または周波数ジッタをもたらす。

より正確には、それらのフィルタは、信号伝送の遅延を回避するように小さな時定数を有するので、周波数ジッタを制限することができない。さらに、既存のフィルタは、完全ではなく、かつ信号パルスを完全に除去することができず、したがって振幅ジッタを回避することができない。

本発明の目的は、振幅および周波数におけるジッタを低減する自動ゲイン制御のための有効な方法および対応する装置を提供することによって、この問題を解決することである。

このため本発明は、請求項１に記載の自動的にゲインを制御する方法、および請求項４に記載の対応する装置に関する。また本発明は、請求項９に記載のプロセッサプログラムに関する。

アナログ増幅器の駆動信号を調整することによって、駆動信号のステップの高さの大きさおよび駆動信号が変更される頻度を制御し、振幅および周波数におけるジッタを制限することが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、図面によって例示される説明から明白となろう。

図１では、本発明による高周波（ＲＦ）受信機２が示されている。

この受信機２は、例えばアナログテレビ信号またはデジタルテレビ信号のようなＲＦ信号を受信するアンテナ４を有する。受信機２は、自動ゲイン制御を行うのに適し、復調器８に接続されたアナログフロントエンド６を有する。本形態では、アナログフロントエンド６は、ゼロＩＦチューナであり、入力にＲＦ信号を受け取り、ＩおよびＱとして示される、受信信号の複素成分と実成分に相当する２つの信号を復調器８に直接送る。デジタル復調器８は、それらの信号をデジタル化し、適切な復調処理または等化処理を適用して、受信機２が関連する処理回路に供給される、Ｓと呼ばれる情報信号を得る。また、復調器８は、Ｓ_AGCと呼ばれるデジタルフィードバック信号をアナログフロントエンド６にフィードバックして、これにより自動ゲイン制御ループを形成する。

アナログフロントエンド６は、ＲＦ増幅器とも呼ばれるアナログ増幅器１０にＲＦ入力信号を受け取る。

増幅されたＲＦ信号は、２つの乗算器１２および１４に供給され、乗算器１２および１４は、局部発振器１５によって生成された２つの直交波信号も受け取る。乗算器１２、１４の出力は、別のアナログ増幅器１６および１８の組にそれぞれ接続されており、増幅器１６および１８の出力は、復調器内のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１７、１９によってデジタル化される２つの成分ＩおよびＱを形成する。

本実施形態では、増幅器１６および１８は、破線で示される従来のフィードバック信号によって制御される。このフィードバック信号は、復調器８内でアナログ信号に変換され、それらの増幅器に供給される。

増幅器１０を制御するために復調器８によって供給されるデジタルフィードバック信号Ｓ_AGCは、駆動ユニット２０を介して受信される。この駆動ユニット２０は、従来のローパスフィルタリングを行うフィルタ要素２２を有することが好ましい。

フィルタリングは、電気信号の周波数と共に所定の形で変化するゲインを有する電気信号を伝送することにある。よって、デジタルフィードバック信号の変化は、それが低減された場合でも伝送され、処理要素２２の出力に現れる。

フィルタ要素２２のフィルタは、デジタルフィードバック信号の伝送の遅延を回避するように比較的小さい時定数を有する。

次いで、フィルタリングされたデジタル信号に相当する駆動信号が、調整された駆動信号Ｓ_DRVをアナログ増幅器１０に送るのに適合した調整要素２４に供給され、受信ＲＦ信号に適用される増幅を制御する。

調整は、振幅ジッタおよび周波数ジッタを回避するように駆動信号の発生（evolution）を制御することにある。調整要素２４は、駆動信号の全ての変化後の所定の期間中、駆動信号を一定に保って周波数ジッタを制限する。調整要素２４は、駆動信号の振幅変動も制限して振幅ジッタを防止するが好ましい。

本形態では、駆動信号Ｓ_DRVは、デジタル駆動信号を受け取るようにゲイン制御入力が適合されたアナログ増幅器１０に直接供給される。

図２、および図３（Ａ）、（Ｂ）を参照して、上述した受信機の処理について、自動ゲイン制御を中心に説明する。

従来の方法では、信号は、アンテナ４によって受信され、次いで、ゼロＩＦアナログフロントエンド６で処理されて、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCをアナログフロントエンド６に供給する復調器８に、Ｉ信号およびＱ信号を送る。

したがって、ＲＦ信号用のアナログゲイン増幅器１０を自動的に制御する方法は、第１に、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCを受け取るステップ２８を有する。デジタルフィードバック信号は、デジタル信号として直接、または駆動ユニット２０でその後デジタル信号に戻るように変換されるアナログ信号として、復調器８からゲイン制御装置によって受け取られることが可能である。

ステップ２８の後には、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCを処理して駆動信号Ｓ_DRVをアナログ増幅器１０に送るステップ３０が続く。

上述した実施形態では、このステップ３０は、第１に、フィルタ要素２２によってデジタルフィードバック信号Ｓ_AGCにローパスフィルタを適用することによってフィルタリングして、駆動信号を送出するサブステップ３２を有する。

ステップ３０は、次いで、調整要素２４によって行われる、駆動信号Ｓ_DRVの発生を調整するサブステップ３４を有する。

前述したとおり、この調整は、駆動信号の振幅を制限し、駆動信号が、その全ての変化後の所定の期間中、一定に保たせる。その期間は、２０ミリ秒（ｍｓ）未満であることが好都合であり、好ましくは、１０ｍｓ未満であり、より好ましくは、５ｍｓ未満である。

上述した実施形態では、信号の各ステップの最大高さは、１０基本ステップ以下である。基本ステップは、デジタルフィードバック信号の最小変化であり、その信号のビット数に依存する。好ましくは、各ステップの最大の高さは５基本ステップ以下であり、より好ましくは１基本ステップに等しい。

これが、例えば、図３の（Ａ）および（Ｂ）に示されている。図３（Ａ）は、駆動ユニット２０から受けるデジタルフィードバック信号Ｓ_AGCを表し、図３（Ｂ）は、調整要素２４から送出される駆動信号Ｓ_DRVを表す。

Ｓ₁として示される第１のセグメントでは、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCは、小さい増分ステップでゆっくりと発生し、駆動信号Ｓ_DRVも同様に発生する。

次に、セグメントＳ₂では、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCは、より高いレベルまで急激に発生した後、そのレベルが保たれる。そのような大きな振幅の発生は、振幅ジッタのための条件を生じさせる。したがって、駆動信号Ｓ_DRVが調整され、デジタルフィードバック信号のその大きな増加は、図３Ｂに表されるように、駆動信号の幾つかの増加ステップに対応する。各ステップの高さは、許される最大の振幅に相当し、各レベルの長さは、信号が一定に保たれる所定の期間に相当する。

セグメントＳ₂で生じる各ステップで、調整された駆動信号は、調整ユニットによって設定され、したがってデジタルフィードバック信号とは独立している。デジタルフィードバック信号がそのセグメントのステップ中に変化した場合でも、駆動信号Ｓ_DRVは、変わらないままである。

最終的には、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCが十分に長い間一定のままであった場合、駆動信号Ｓ_DRVは同じ値に達する。

セグメントＳ₃では、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCは２つの値の間で速く振動する。そのような振動は、例えば、目的としたゲイン増幅値がデジタルフィードバック信号の２つの値の間にある場合に生じる。この振動は、所定の期間中、各値が一定に保たれるので、駆動信号Ｓ_DRVによって再現されない。本例では、これは、図３（Ｂ）に示すように、セグメントＳ₃において駆動信号Ｓ_DRVのゆっくりとした振動をもたらす。

駆動信号が保たれなければならない所定の期間は、駆動信号がセグメントＳ₃のように２つの連続する値の間で振動する場合、周波数におけるそのジッタが最終的な復調信号に影響を与えないように、受信機について設定される。

最終的に、セグメントＳ₄に表わされるように、デジタルフィードバック信号Ｓ_AGCは別の値まで急激に減少し、それに応じて、駆動信号Ｓ_DRVは、一連の減少ステップを介して同じ値を目指す。

もちろん、他の多くの実施形態が可能である。

一実施形態では、乗算器の出力を受ける増幅器を含め、アナログフロントエンドのすべての増幅器に、本発明による調整された駆動信号が供給される。

他の例では、アナログ駆動信号を受け取るようにゲイン制御入力が適合されたアナログ増幅器を用いることも可能である。その場合、調整要素の出力とアナログ増幅器のゲイン制御入力との間にデジタル／アナログ変換器が導入されなければならない。この変換器は、デジタル処理を行い、アナログ駆動信号を直接送出するように適合された調整要素に組み込まれることが好都合である。

さらに、復調器と駆動ユニットとの間でデジタルフィードバック信号をアナログ信号に変換することが可能である。その趣旨で、デジタル／アナログ変換器が、復調器から出力された信号を受け取り、対応するアナログ信号を、駆動ユニットの入力におけるアナログ／デジタル変換器に送る。これにより、信号の振れを回避するために、アナログフロントエンドの近くで激しく変化する可能性があるデジタル信号が伝送されるのを回避することが可能になる。

さらに他の実施形態では、調整は復調器の中のソフトウェアによって行われ、この場合、復調器は調整された駆動信号を直接送出する。その場合、調整要素は、アナログフロントエンド６に直接接続される復調器の中に含められる。あるいは、様々な実施形態を組み合わせることが可能であり、一部の増幅器には調整された駆動信号が復調器から直接供給される一方、一部の増幅器には、復調器外部の調整要素で処理された、調整された駆動信号が供給される。

他の実施形態では、調整ユニットは、従来の復調器と、受信機内の従来のアナログフロントエンドとの間に挿入される個別のコンポーネントである。

また、本発明の方法は、自動ゲイン制御装置のプロセッサによって実行されるコンピュータプログラムによって実現することも可能であり、コンピュータプログラムは、前記プロセッサによって実行されたときに以下の処理を行う命令を有する。すなわち、
アナログ増幅器に対するデジタルフィードバック信号を受け取ること、
前記デジタルフィードバック信号に基づき、前記アナログ増幅器に駆動信号を供給すること、および
駆動信号が、その全ての変化の後の所定の期間中、一定に保たれるように、駆動振動の発生を調整することである。

そのようなプログラムは、前述した実施形態のいずれかを実現するようにも適合されることが可能であり、デジタルテレビ受信機、コンピュータ、ラップトップコンピュータなどのあらゆる種類の電子製品、および他の任意のデバイス、ならびにそれらの内部部品に適合させることができる。

本発明による受信機のブロック図である。 本発明による方法の図である。 （Ａ）はデジタルフィードバック信号を示す図であり、（Ｂ）は本発明の受信機によって提供される駆動信号を示す図である。

符号の説明

２ 受信機
４ アンテナ
６ アナログフロントエンド
８ 復調器
１０、１６、１８ 増幅器
１２、１４ 乗算器
１５ 局部発振器
１７、１９ アナログ／デジタル変換器
２０ 駆動ユニット
２２ フィルタ要素
２４ 調整要素

Claims (9)

1. 前記アナログ増幅器（１０）のゲインを制御するデジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を受け取るステップ（２８）と、
   前記アナログ増幅器（１０）にゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）を送るように前記デジタルフィードバック信号を処理するステップ（３０）と、
   を有する、少なくとも１つのアナログ増幅器（１０）のゲインを自動的に制御する方法において、
   前記処理するステップは、
   前記ゲイン駆動信号の全ての変化の後の所定の期間中、前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）が一定に保たれるように前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）の発生を調整するステップ（３４）を有することを特徴とする方法。
2. 前記調整するステップ（３４）は、前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）の最大振幅変化の値を設定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記デジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を処理するステップ（３０）は、前記調整するステップ（３４）の前に、ローパスフィルタを用いてフィルタリングするステップ（３２）を含む請求項１および２のいずれかに記載の方法。
4. アナログ増幅器（１０）のゲインを制御するデジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を受け取る手段と、ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）をアナログ増幅器（１０）に送るように前記デジタルフィードバック信号を処理する手段と、を有する、少なくとも１つの前記アナログ増幅器（１０）のための自動ゲイン制御装置（２０）において、
   前記処理する手段は、前記ゲイン駆動信号の全ての変化の後の所定の期間中、前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）が一定に保たれるように前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）の発生を調整する調整ユニット（２４）を有することを特徴とする自動ゲイン制御装置（２０）。
5. 前記調整ユニット（２４）は前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）の最大振幅変化の値を設定するようにされる、請求項４に記載の自動ゲイン制御装置。
6. 入力に前記デジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を受け取り、出力を前記調整ユニット（２４）に供給するローパスフィルタを用いるようにされた処理ユニット（２２）をさらに有する、請求項３から５のいずれかに記載の自動ゲイン制御装置。
7. 少なくとも１つのアナログ増幅器（１０）が復調器（８）に接続されたアナログフロントエンド（６）を有し、前記復調器（８）は前記アナログ増幅器を制御するデジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）をアナログフロントエンド（６）に供給する、高周波信号用の受信機において、
   前記デジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を受け取り、ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）を前記アナログ増幅器（１０）に供給する請求項５から８のいずれかに記載の自動ゲイン制御装置（２０）をさらに有する受信機。
8. 前記デジタルフィードバック信号を対応するアナログ信号に変換する、前記復調器（８）の出力でのデジタル／アナログ変換器と、前記対応するアナログ信号を受け取り、該アナログ信号を前記デジタルフィードバック信号に戻るように変換する、前記自動ゲイン制御デバイス（２０）の入力でのアナログ／デジタル変換器と、をさらに有する、請求項７に記載の受信機。
9. 高周波受信機のプロセッサで実行されるプログラムであって、
   前記プロセッサで実行されたときに、
   少なくとも１つのアナログ増幅器（１０）のゲインを制御するデジタルフィードバック信号（Ｓ_AGC）を受け取り、
   前記アナログ増幅器（１０）にゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）を送るように前記デジタルフィードバック信号を処理し、かつ、
   前記ゲイン駆動信号の全ての変化の後の所定の期間中、前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）が一定に保たれるように前記ゲイン駆動信号（Ｓ_DRV）の発生を調整する処理を実行する命令を有するプログラム。

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