JP2007251378A - 受信装置及び受信信号レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、経年変化の影響によりハードウェア特性が変化したり同一種類の受信装置間でハードウェア特性が異なっていても、フォードフォワード制御処理及びフィードバック制御処理を用いて受信信号のレベルを高速に収束することができる。
【解決手段】フィードフォワード制御部１４０は、受信信号のレベルと対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定し、決定した利得制御値を用いて受信信号のレベルを調整する。フィードバック制御部１５０は、調整されたレベルを示すＦＦ出力レベルに基づいて、ＦＦ出力レベルを一定レベルに収束させる。修正部１５４は、ＦＦ出力レベルが一定レベルに収束された場合には、ＦＦ出力レベルと一定レベルとの差分の大きさに応じて、ＦＦ出力レベルが一定レベルに近づくように、対応テーブル内の利得制御値を修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信信号の増幅率を自動的に調整する自動利得制御（Automatic Gain Control：以下、ＡＧＣ）を行う受信装置及び受信信号レベル制御方法に関する。

無線通信システムにおける受信装置では、受信信号の増幅率を調整して受信信号のレベルを一定レベルに収束させるＡＧＣが広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。そして、受信装置は、ＡＧＣにより一定レベルに収束された受信信号を用いて、アダプティブアレイ処理を実行する。

アダプティブアレイ処理では、受信装置のアンテナ毎の受信係数（ウェイト）からなる受信ウェイトベクトルが受信信号により算出される。そして、当該受信ウェイトベクトルにより、所望の無線通信装置への指向性を持つ送信信号を生成するための送信ウェイトベクトルが算出される。このような受信ウェイトベクトル及び送信ウェイトベクトルを適切に算出するためには、ＡＧＣにより受信信号のレベルが一定レベルに収束されていることが望ましい。

一般的に、ＡＧＣの処理には、フィードフォワード制御処理とフィードバック制御処理との組合せが用いられている。

フィードフォワード制御処理では、受信信号のレベルと増幅率とが対応付けられた対応テーブルに基づいて、受信信号のレベルに対応する増幅率が決定される。その後、決定された増幅率で受信信号が増幅される。増幅された受信信号は、ＦＦ信号として出力される。

フィードバック制御処理は、出力側から入力側に戻る信号経路を備えている。フィードバック処理では、信号経路を介して出力側から入力側に戻るフィードバック信号のレベルと、出力されたＦＦ信号のレベルとの差分の大きさに応じて、ＦＦ信号が一定レベルに収束するようにＦＦ信号の増幅率が順次変化される。

これにより、フィードフォワード制御処理では、受信信号のレベルが非常に大きく又は小さくても、当該受信信号のレベルは、フィードバック制御処理において許容される信号のダイナミックレンジの範囲内に調整される。調整された受信信号は、ＦＦ信号として出力される。そして、フィードバック制御処理では、当該ＦＦ信号がさらに一定レベルに収束される。
特開２００３−１５８５５７号公報

しかしながら、受信装置内のハードウェアの特性は、経年変化の影響により、工場出荷時とは徐々に異なってくる。それにも関わらず、上述のフィードフォワード制御処理で用いられる対応テーブルの内容は、変更されずに、工場出荷時の特性に基づいて決定される。

また、複数の受信装置の種類が同一である場合には、当該複数の受信装置のそれぞれを構成するハードウェアが同一であるため、当該複数の受信装置のそれぞれには、同一の対応テーブルが備えられる。

ところが、上記複数の受信装置のそれぞれを構成するハードウェアが同一であっても、受信装置間でハードウェアの特性が完全に同一ではない場合がある。この場合には、同一種類の複数の受信装置の中には、同一の対応テーブルに基づいてフィードフォワード処理を適切に実行することができない受信装置が含まれる場合がある。

このため、対応テーブルが変更されずにそのまま用いられると、フィードフォワード制御処理において、受信信号のレベルが、フィードバック制御処理において許容される信号のダイナミックレンジの範囲内に調整されない場合がある。この場合には、フィードバック制御処理が実行されても、当該受信信号のレベルは、一定レベルに高速に収束されないこととなる。

そこで、本発明は以上の点に鑑みて成されたものであり、経年変化の影響によりハードウェア特性が変化したり同一種類の受信装置間でハードウェア特性が異なっていても、フォードフォワード制御処理及びフィードバック制御処理を用いて受信信号のレベルを高速に収束することができる受信装置及び受信信号レベル制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、受信信号のレベルと前記受信信号のレベルをダイナミックレンジの範囲内に抑えるための利得制御値とが対応付けられた対応テーブルと、受信信号のレベルと前記対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定し、決定した前記利得制御値を用いて前記受信信号のレベルを調整するフィードフォワード制御部と、調整された前記レベルを示すＦＦ出力レベルに基づいて、前記ＦＦ出力レベルを一定レベルに収束させるフィードバック制御部と、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに収束された場合には、前記ＦＦ出力レベルと前記一定レベルとの差分の大きさに応じて、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに近づくように、前記対応テーブル内の前記利得制御値を修正する修正部とを備えることを特徴とする。

かかる特徴によれば、経年変化の影響によりハードウェア特性が変化したり同一種類の受信装置間でハードウェア特性が異なっていても、フォードフォワード制御部で用いられる対応テーブルの内容が適切に修正されるため、フィードフォワード制御部及びフィードバック制御部により受信信号のレベルが高速に収束される。

本発明の第２の特徴は、前記利得制御値は、前記受信信号の増幅率であり、前記修正部は、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも大きい場合には前記増幅率を小さくし、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも小さい場合には前記増幅率を大きくすることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記受信信号の品質を測定する品質測定部を備え、前記修正部は、前記品質の値が閾値を超えている場合には、前記利得制御値の修正を中止し、前記品質の値が前記閾値を超えていない場合には、前記利得制御値の修正を実行することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記受信信号を受信するアンテナを備えることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、経年変化の影響によりハードウェア特性が変化したり同一種類の受信装置間でハードウェア特性が異なっていても、フォードフォワード制御処理及びフィードバック制御処理を用いて受信信号のレベルを高速に収束することができる。

［第１実施形態］
本実施形態に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１は、受信装置１００の内部構成図である。

図１に示すように、受信装置１００は、アンテナ１１０と、無線部１２０と、受信信号レベル測定部１３０と、フィードフォワード部１４０と、フィードバック制御部１５０とを備えている。

無線部１２０は、アンテナ１１０を介して端末装置（図示せず）から送信された信号を受信する。無線部１２０は、アンテナ１１０を介して信号を端末装置（図示せず）に送信する。受信信号レベル測定部は、無線部１２０により受信された受信信号のレベル（ＲＳＳＩ）を測定する。

フィードフォワード制御部１４０は、受信信号のレベルと対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定し、決定した利得制御値を用いて受信信号のレベルを調整する。フィードフォワード制御部１４０は、対応テーブル記憶部１４１と、ＦＦアンプ１４２と、フィードフォワード処理部１４３とを備えている。

対応テーブル記憶部１４１は、受信信号のレベルと受信信号のレベルをフィードバック制御部１５０のダイナミックレンジの範囲内に抑えるための利得制御値とが対応付けられた対応テーブルを記憶する（図２参照）。利得制御値には、ＦＦアンプ１４２の増幅率、フィードフォワード制御部１４０から出力されるＦＦ信号のＦＦ出力レベル（電圧値）などが含まれている。

ＦＦアンプ１４２は、フィードフォワード処理部１４３から出力された増幅指令信号に基づいて、増幅指令信号に対応する増幅率でＦＦ信号を増幅する。

フィードフォワード処理部１４３は、受信信号のレベルと対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定する。フィードフォワード処理部１４３は、決定した利得制御値がＦＦアンプ１４２の増幅率である場合には、当該利得制御値でＦＦ信号を増幅するように指示する増幅指令信号をＦＦアンプ１４２に出力する。なお、決定された利得制御値又はその前後の利得制御値は、後述する修正部１５４により修正される。

なお、フィードフォワード処理部１４３は、利得制御値がＦＦ出力レベルである場合には、当該ＦＦ出力レベルを有するＦＦ信号を生成し、生成したＦＦ信号を出力してもよい。

フィードバック制御部１５０は、フィードフォワード処理部１４３から出力されたＦＦ信号のＦＦ出力レベルに基づいて、当該ＦＦ出力レベルを一定レベルに収束させる。フィードバック制御部１５０は、ＦＢアンプ１５１と、受信信号処理部１５２と、フィードバック処理部１５３と、修正部１５４とを備えている。本実施形態に係る一定レベルとは、最終レベルに対して許容範囲内（±２％等）に属するレベルを示している。

ＦＢアンプ１５１は、フィードバック処理部１５３から出力された増幅指令信号に基づいて、当該増幅指令信号に対応する増幅率でＦＦ信号を増幅する。受信信号処理部１５２は、ＦＦ信号を同相成分と直交成分とからなるＩＱ信号に変換する変換処理、同期処理などの所定の受信信号処理を実行する。

フィードバック処理部１５３は、フィードフォワード処理部１４３から出力されたＦＦ信号のＦＦ出力レベルと、受信信号処理部１５２からフィードバックされたＦＢ信号のＦＢ出力レベルとの差分に応じて、受信信号処理部１５２から出力される信号（ＦＦ最終信号）のレベルが一定レベルに近づくようにＦＢアンプ１５１の増幅率を決定する。

フィードバック処理部１５３は、決定した増幅率でＦＦ信号を増幅するように指示する増幅指令信号をＦＢアンプ１５１に出力する。

修正部１５４は、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルが一定レベルに収束された場合には、ＦＦ出力レベルと一定レベルとの差分の大きさに応じて、ＦＦ出力レベルが一定レベルに近づくように、対応テーブル内の利得制御値を修正する。

例えば、利得制御値が増幅率である場合を考える。この場合には、修正部１５４は、ＦＦ出力レベルが一定レベルよりも大きい場合には、対応テーブル内の利得制御値である増幅率を小さくする。一方、修正部１５４は、ＦＦ出力レベルが一定レベルよりも小さい場合には、対応テーブル内の利得制御値である増幅率を大きくする。

又は、利得制御値がＦＦ出力レベルである場合を考える。この場合には、修正部１５４は、ＦＦ出力レベルが一定レベルよりも大きい場合には、対応テーブル内の利得制御値であるＦＦ出力レベルを小さくする。一方、修正部１５４は、ＦＦ出力レベルが一定レベルよりも小さい場合には、対応テーブル内の利得制御値であるＦＦ出力レベルを大きくする。

次に、本実施形態に係る受信信号レベル制御方法１について図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、Ｓ１０１において、受信信号レベル測定部１３０は、無線部１２０が受信した受信信号のレベルを測定する。

Ｓ１０３において、フィードフォワード制御部１４０は、測定された受信信号のレベルと対応テーブルとに基づいて、受信信号のレベルに対応する利得制御値をＲＸＬＣ_Ｓとして検索する。フィードフォワード制御部１４０は、検索したＲＸＬＣ_Ｓを用いて受信信号のレベルを調整する。

Ｓ１０５において、フィードバック制御部１５０は、フィードフォワード制御部１４０から出力されたＦＦ信号のＦＦ出力レベルに基づいて、該ＦＦ出力レベルをＦＦ初期レベルとして記憶する。

Ｓ１０７において、フィードバック制御部１５０は、フィードフォワード制御部１４０から出力されたＦＦ信号のＦＦ出力レベルと、受信信号処理部１５２からフィードバックされたＦＢ信号のＦＢ出力レベルとの差分の大きさに応じて、ＦＢアンプ１５１の増幅率を決定する。フィードバック制御部１５０は、決定した増幅率でＦＦ信号を調整する。

Ｓ１０９において、フィードバック制御部１５０は、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルを最終レベルとして記憶する。

Ｓ１１１において、フィードバック制御部１５０は、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルが一定レベルに収束しているか否か判定する。

例えば、フィードバック制御部１５０は、Ｓ１０９で最終レベルを記憶した後に、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルを再度測定する。フィードバック制御部１５０は、測定したレベルが、記憶した最終レベルに対する許容範囲（最終レベルに対して±２％）内に属している場合には、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルが一定レベルに収束していると判定する。

また、フィードバック制御部１５０は、この判定がＹＥＳである場合にはＳ１１７の処理に移り、ＮＯである場合にはＳ１１３の処理に移る。

Ｓ１１３において、フィードバック制御部１５０は、フィードバック回数が限度回数を超えているか否か判定する。このフィードバック回数は、初期段階では１に設定されているものとする。また、限度回数は、予め設定されている。

また、フィードバック制御部１５０は、この判定がＹＥＳである場合には本処理を終了し、ＮＯである場合にはＳ１１５の処理に移る。

Ｓ１１５において、フィードバック制御部１５０は、フィードバック回数＝フィードバック回数＋１を計算する。

ここで、受信信号処理部１５２から出力されたＦＦ最終信号のレベルが一定レベルに収束されていない場合には、フィードバック回数が限度回数を超えるまで、Ｓ１０７乃至Ｓ１１５の処理が繰り返される。この場合には、Ｓ１０９において最終レベルが順次更新されることとなる。

Ｓ１１７において、フィードバック制御部１５０は、ＦＦ最終信号のレベルが一定レベルに収束している場合には、ＦＦ初期レベルが最終レベルよりも大きいか否か判定する。また、フィードバック制御部１５０は、この判定がＹＥＳである場合にはＳ１１９の処理に移り、ＮＯである場合にはＳ１２１の処理に移る。

Ｓ１１９において、フィードバック制御部１５０は、ＲＸＬＣ_Ｓ＝ＲＸＬＣ_Ｓ−αを計算する。αは任意の値を示す。これにより、ＦＦ初期レベルが最終レベルよりも大きい場合には、ＲＸＬＣ_Ｓの値が小さく修正される。

Ｓ１２１において、フィードバック制御部１５０は、ＲＸＬＣ_Ｓ＝ＲＸＬＣ_Ｓ＋αを計算する。これにより、ＦＦ初期レベルが最終レベルよりも小さい場合には、ＲＸＬＣ_Ｓの値が大きくされる。

かかる特徴によれば、経年変化の影響によりハードウェア特性が変化したり同一種類の受信装置間でハードウェア特性が異なっていても、フォードフォワード制御部１４０で用いられる対応テーブルの内容が適切に修正されるため、フィードフォワード制御部１４０及びフィードバック制御部１５０により受信信号のレベルが高速に収束される。

また、ＦＦ初期レベルが最終レベルよりも大きい場合には、対応テーブル内のＲＸＬＣ_Ｓの値が小さく修正される。一方、ＦＦ初期レベルが最終レベルよりも小さい場合には、対応テーブル内のＲＸＬＣ_Ｓの値が大きく修正される。

これにより、フィードフォワード制御部１４０は、修正された対応テーブルを用いて、フィードバック制御部１５４における最終レベルに近いＦＦ初期レベルを有するＦＦ信号を出力することができる。このため、フィードバック制御部１５４は、出力されたＦＦ信号のＦＦ初期レベル（ＦＦ出力レベル）を最終レベル（一定レベル）に高速に収束することができる。

なお、受信装置１００は、受信信号の周波数、ＦＦ出力レベルに応じてαの値を変更してもよい。

［第２実施形態］
第１実施形態では、受信装置１００は、無線部１２０が受信した受信信号の品質に関係なく、対応テーブル内のＲＸＬＣ_Ｓの値を一義的に修正している。これに対し、第２実施形態では、受信装置１００は、無線部１２０が受信した受信信号の品質に基づいて、対応テーブル内のＲＸＬＣ_Ｓの値を修正するか否か判定している点で相違する。この品質は、受信信号の劣化の度合いを示す。以下では、上記第１実施形態に係る受信装置及び受信信号制御方法との相違点について主に説明する。

図４は、本実施形態に係る受信装置１００Ａの内部構成図である。図４に示すように、受信装置１００Ａは、第１実施形態に係る構成に加えて、品質測定部１６０を備えている。

品質測定部１６０は、無線部１２０が受信した受信信号の品質を測定する。例えば、品質は、受信信号のエラーの度合いを示す値に関する情報であり、ＦＥＲなどを含んでいる。

修正部１５４は、測定された品質の値に基づいて、対応テーブル内の利得制御値を修正するか否か判定する。例えば、修正部１５４は、品質の値が閾値を超えている場合には、対応テーブル内の利得制御値の修正を中止する。一方、修正部１５４は、品質の値が閾値を超えていない場合には、対応テーブル内の利得制御値の修正を実行する。

次に、本実施形態に係る受信信号レベル制御方法について図５を参照しながら説明する。

なお、図５に示すＳ２０１乃至Ｓ２１５までの処理は、図３に示すＳ１０１乃至Ｓ１１５までの処理と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

図５に示すように、Ｓ２１７において、品質測定部１６０は、無線部１２０が受信した受信信号の品質を測定する。

Ｓ２１９において、フィードバック制御部１５０は、測定された品質の値が閾値を超えているか否か判定する。また、フィードバック制御部１５０は、この判定がＹＥＳである場合には本処理を終了し、ＮＯである場合にはＳ２２１乃至Ｓ２２５の処理を実行する。 なお、Ｓ２２１乃至Ｓ２２５の処理は図３に示すＳ１１７乃至Ｓ１２１の処理と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

かかる特徴によれば、品質の値が閾値を超えていない場合には、受信信号の劣化の度合いが小さいため、受信装置１００Ａは、当該受信信号を用いて、ＦＦ出力レベルが最終レベルに近づく方向に、対応テーブル内の利得制御値をより適切に修正することができる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態に係る対応テーブル記憶部１４１は、フィードフォワード制御部１４０に備えられているが、フィードフォワード制御部１４０以外の部に備えられてもよい。また、修正部１５４は、フィードバック制御部１５０に備えられているが、フィードバック制御部１５０以外の部に備えられてもよい。

なお、第１実施形態及び第２実施形態に係る受信装置１００及び１００Ａは、携帯通信端末１００Ｂ（図６参照）に備えられてもよい。携帯通信端末１００Ｂは、さらに、携帯通信端末の各部を制御する制御部と、他の携帯通信端末と無線通信を実行する無線通信部と、通話を処理する通話処理部とを備えている。携帯通信端末１００Ｂには、携帯電話機又はＰＤＡなどが含まれている。

以上、本発明の一例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は、適宜設計変更可能である。また、各実施形態の構成及び各変更例の構成もそれぞれ組み合わせることが可能である。また、各実施形態及び各変更例の作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、実施形態及び各変更例に記載されたものに限定されるものではない。

第１実施形態に係る受信装置の内部構成図である。 第１実施形態に係る対応テーブルの内容を示す図である。 第１実施形態に係る受信信号レベル制御方法を示す図である。 第２実施形態に係る受信装置の内部構成図である。 第２実施形態に係る受信信号レベル制御方法を示す図である。 変更例に係る携帯通信端末の外観図である。

符号の説明

１００…受信装置、１１０…アンテナ、１２０…無線部、１３０…受信信号レベル測定部、１４０…フィードフォワード制御部、１４１…対応テーブル記憶部、１４２…ＦＦアンプ、１４３…フィードフォワード処理部、１５０…フィードバック制御部、１５１…ＦＢアンプ、１５２…受信信号処理部、１５３…フィードバック処理部、１５４…修正部、１６０…品質測定部

Claims (8)

1. 受信信号のレベルと前記受信信号のレベルをダイナミックレンジの範囲内に抑えるための利得制御値とが対応付けられた対応テーブルと、
   受信信号のレベルと前記対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定し、決定した前記利得制御値を用いて前記受信信号のレベルを調整するフィードフォワード制御部と、
   調整された前記レベルを示すＦＦ出力レベルに基づいて、前記ＦＦ出力レベルを一定レベルに収束させるフィードバック制御部と、
   前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに収束された場合には、前記ＦＦ出力レベルと前記一定レベルとの差分の大きさに応じて、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに近づくように、前記対応テーブル内の前記利得制御値を修正する修正部と
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記利得制御値は、前記受信信号の増幅率であり、
   前記修正部は、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも大きい場合には前記増幅率を小さくし、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも小さい場合には前記増幅率を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記受信信号の品質を測定する品質測定部を備え、
   前記修正部は、前記品質の値が閾値を超えている場合には、前記利得制御値の修正を中止し、前記品質の値が前記閾値を超えていない場合には、前記利得制御値の修正を実行することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
4. 前記受信信号を受信するアンテナを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の受信装置。
5. 受信信号のレベルと前記受信信号のレベルをダイナミックレンジの範囲内に抑えるための利得制御値とが対応付けられた対応テーブルを備える受信装置において動作する受信信号レベル制御方法であって、
   受信信号のレベルと前記対応テーブルとに基づいて利得制御値を決定し、決定した前記利得制御値を用いて前記受信信号のレベルを調整する第１工程と、
   調整された前記レベルを示すＦＦ出力レベルに基づいて、前記ＦＦ出力レベルを一定レベルに収束させる第２工程と、
   前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに収束された場合には、前記ＦＦ出力レベルと前記一定レベルとの差分の大きさに応じて、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルに近づくように、前記対応テーブル内の前記利得制御値を修正する第３工程と
   を備えることを特徴とする受信信号レベル制御方法。
6. 前記利得制御値は、前記受信信号の増幅率であり、
   前記第３工程では、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも大きい場合には前記増幅率を小さくし、前記ＦＦ出力レベルが前記一定レベルよりも小さい場合には前記増幅率を大きくすることを特徴とする請求項５に記載の受信信号レベル制御方法。
7. 前記受信信号の品質を測定する品質測定部を備え、
   前記第３工程では、前記品質の値が閾値を超えている場合には、前記利得制御値の修正を中止し、前記品質の値が前記閾値を超えていない場合には、前記利得制御値の修正を実行することを特徴とする請求項５に記載の受信信号レベル制御方法。
8. 前記受信装置は、前記受信信号を受信するアンテナを備えることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の受信信号レベル制御方法。

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