JP2008153913A - デジタル復調装置、デジタル受信装置、デジタル復調装置の制御方法、デジタル復調装置の制御プログラム、及び、この制御プログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】受信状況に関わらず良好な受信特性を実現する。
【解決手段】復調器３から変調処理の方式等のＴＭＣＣ情報を取得する（Ｓ１：検出ステップ）。次に、このＴＭＣＣ情報によって取得された変調処理の方式に従って、信号強度データベースを参照してＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定する（Ｓ２：信号強度決定ステップ）。そして、Ｓ２によって決定された信号強度に等しくなるようにチューナ２のＲＦアンプ部２１及びＩＦアンプ部２５の利得をＡＧＣコントローラによって制御する（Ｓ３：信号強度制御ステップ）。
【選択図】図１１

Description

本発明は、デジタル変調装置からの受信信号を復調するデジタル復調技術に関する。

受信信号に選局処理を施すチューナを有するデジタル復調装置において良好な受信特性を実現するためには、チューナから出力される信号において最低限必要なＣＮ比を満たす必要がある。この最低限必要なＣＮ比、いわゆる所要ＣＮ比は、受信信号に対して施される各種の処理によって異なる大きさになる。例えば、受信信号に施されている変調処理の方式が異なると、デジタル復調装置において受信信号に施される復調処理が異なったものとなる。そして、受信信号に施される復調処理が異なると、同じＣＮ比の受信信号でも復調された信号の誤り率が異なり、誤りなく良好に受信できたり、誤りが多く良好に受信できなかったりする。

上記のようにチューナから出力される信号において、変調処理の方式に応じて誤りなく受信可能なＣＮ比を確保するものに、特許文献１に記載のデジタル復調装置がある。特許文献１のデジタル復調装置は、受信信号の変調処理の方式（変調方式）に従って、２つの増幅器の利得配分を制御することにより、良好な受信特性を保ちつつ省電力を実現することが可能に構成されている。そして、省電力を実現するために、変調処理の方式に応じた所要ＣＮ比を満たすことができる信号強度になるように２つの増幅器の利得配分を制御している。

特開２００３−２０４３６４号公報（図１）

しかしながら、移動しながら受信する場合、受信信号の信号強度は車などの障害物や遮蔽物による反射によって変動する。また、移動によるフェージングなどによっても変動する。このように、デジタル復調装置における移動時の受信を考えると、受信信号の信号強度は常に変動しており、その変動幅（信号強度の分布）は非常に広い。したがって、変動する受信信号を誤りなく良好に受信するためには、必要最低限の所要ＣＮ比になるように制御するのみでは、このような変動に耐えられない。つまり、特許文献１のように、単に所要ＣＮ比を超えるようなＣＮ比になるようにチューナからの信号の信号強度が調整されている場合には、広い範囲の信号強度の変動に対応できず、良好な受信特性を実現できない場合が生じる。

本発明の主たる目的は、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現するデジタル復調技術を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のデジタル復調装置は、変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品と、前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出手段と、前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御手段と、前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御手段により制御される前記信号強度を決定する信号強度決定手段とを備えていることを特徴とするものである。

このデジタル復調装置によれば、受信信号に対する処理の種類に基づいて、信号強度が決定される。したがって、例えば、受信信号に対する処理の種類ごとに所要ＣＮ比を十分満たすことができる信号強度が決定されると、フェージングなどによる信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

また、前記信号強度決定手段は、前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記回路部品に生じることになるノイズの強度から決定される、前記出力信号の上限強度である第１信号強度と下限強度である第２信号強度との中間の信号強度に、前記回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を決定することが好ましい。この構成によれば、回路部品に生じることになるノイズの強度から決定される第１信号強度と第２信号強度とに基づいて、中間の信号強度が決定される。下限強度である第２信号強度に基づいて中間の信号強度が決定されることで、信号強度が小さいときに回路部品に生じるノイズの影響を考慮して中間の信号強度が決定されるのみならず、上限強度である第１信号強度に基づいて中間の信号強度が決定されることで、信号強度が大きいときに回路部品に生じるノイズをも考慮して中間の信号強度が決定されることとなる。また、これら第１信号強度及び第２信号強度は、受信信号に対する処理の種類に応じた所要ＣＮ比を最低限満たすことができるように決定されている。そして、中間の信号強度が、所要ＣＮ比を最低限満たす第１信号強度及び第２信号強度の中間の信号強度に決定されることにより、フェージングなどによる信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

さらに、各受信信号に対する処理の種類に関連付けて前記中間の信号強度を記憶する信号強度記憶手段を備えており、前記信号強度決定手段は、前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に関連付けて、前記信号強度記憶手段が記憶している前記中間の信号強度に、前記回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を決定することが好ましい。この構成によれば、各受信信号に対する処理の種類に関連付けて中間の信号強度が記憶されている。これにより、各受信信号に対する処理の種類に基づいて、中間の信号強度を容易に決定することができる。

さらに、前記検出手段は、前記受信信号に施されている変調処理の方式を検出することが好ましい。この構成によれば、変調処理の方式によらず良好な受信特性を実現することが可能になる。

加えて、前記検出手段は、前記受信信号に施されている符号処理の符号化率を検出することが好ましい。この構成によれば、符号処理の符号化率によらず良好な受信特性を実現することが可能になる。

また、前記第１信号強度が、前記回路部品に入力される入力信号の信号強度が大きいことに起因して生じる、過負荷雑音を含むノイズの強度から決定されていてもよい。

さらに、前記第２信号強度が、前記回路部品に入力される前記入力信号の信号強度が小さいことに起因して生じる、環境雑音を含むノイズの強度から決定されていてもよい。

また、前記信号強度制御手段は、前記回路部品の利得を変更することにより前記回路部品から出力される前記受信信号の信号強度を制御することが好ましい。

さらに、前記チューナは、ＲＦアンプ及びＩＦアンプを備えており、且つ、前記復調器は、前記チューナからの信号が入力される初段アンプを備えており、前記信号強度制御手段が、前記ＲＦアンプ、前記ＩＦアンプ及び前記初段アンプの少なくとも１つを構成する回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を制御してもよい。この構成によれば、ＲＦアンプ、ＩＦアンプ及び初段アンプの少なくとも１つから出力される出力信号の信号強度を効果的に制御することができる。

また、本発明のデジタル復調装置は、文字、画像、プログラムなどのデータ、及び音声の少なくともいずれか１つの再現処理を行う携帯電話やデジタルＴＶ等の様々なデジタル受信装置に採用され得る。本発明のデジタル復調装置が上記のようなデジタル受信装置に採用されていることにより、本発明のデジタル復調装置のような制御を行わないデジタル受信装置に比べて、受信状況が悪化したときにおいても良好な受信特性を実現することができる。

本発明のデジタル復調装置の制御方法は、変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品を備えた、デジタル復調装置の制御方法であって、前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出ステップと、前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御ステップと、前記検出ステップにより検出された前記受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御ステップにより制御される前記信号強度を決定する信号強度決定ステップとを備えていることを特徴とするものである。

このデジタル復調装置の制御方法によれば、受信信号に対する処理の種類に基づいて、信号強度が決定される。したがって、例えば、受信信号に対する処理の種類ごとに所要ＣＮ比を十分満たすことができる信号強度が決定されると、フェージングなどによる信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

本発明のデジタル復調装置の制御プログラムは、変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品を備えた、デジタル復調装置に実行させる制御プログラムであって、前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出ステップと、前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御ステップと、前記検出ステップにより検出された前記受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御ステップにより制御される前記信号強度を決定する信号強度決定ステップとを備えていることを特徴とするものである。

このデジタル復調装置の制御プログラムによれば、受信信号に対する処理の種類に基づいて、信号強度が決定される。したがって、例えば、受信信号に対する処理の種類ごとに所要ＣＮ比を十分満たすことができる信号強度が決定されると、フェージングなどによる信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

本発明の記憶媒体は、前述のデジタル復調装置の制御プログラムを記録したことを特徴とするものである。この制御プログラムを記録した記憶媒体によれば、回路部品から出力される出力信号の信号強度が、第１信号強度と第２信号強度との中間の信号強度に制御されることにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することが可能になる。

また、本明細書において「回路部品」とはデジタル復調装置の少なくとも一部分を構成する回路部品のことである。具体的には、例えば図２に示されているチューナ２が有する各部を構成する回路、及び、復調器３が有する各部を構成する回路や、これらの回路を構成する１個のトランジスタに等価な部品等、あらゆる単位の部品が回路部品に相当し得る。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態のデジタル復調装置１は、例えば、図１に示すような携帯電話２０１（デジタル受信装置）に設けられている。そして、携帯電話２０１がアンテナから受信した信号Ｓｒはデジタル復調装置１によって復調され、復調された信号から文字、画像、音声、あるいは、プログラムなどのデータが再現されて、これらの情報が、携帯電話２０１に設けられた図示されていないディスプレイやスピーカを通じて使用者に提供される。なお、本実施形態では、携帯電話用のデジタル復調装置１を例に挙げて説明するが、携帯電話以外のデジタル復調装置、例えば、デジタルＴＶ、無線ＬＡＮ装置、あるいは、無線ＬＡＮを搭載したＰＣ等に用いられるものであってもよい。

次に、携帯電話２０１のアンテナで受信されて、デジタル復調装置１により復調される信号Ｓｒ（受信信号）について少し説明しておく。ここでは、特に、日本の地上波デジタル放送に係る方式、即ち、ＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial）方式を採用した場合を例に挙げて説明する。

まず、送信される文字、画像、音声、及び、プログラム等のデータはそれぞれ所定の方式に基づいてデジタル化される。さらに、デジタル化されたデータに対して、伝送経路で発生する雑音や干渉波によって発生する誤りを受信側で訂正できるようにするために符号が付加される。このような符号としては、リードソロモン符号（ＲＳ符号）と畳み込み符号（ビタビ符号）とが用いられる。地上波デジタル放送で用いられるＲＳ符号においては、伝送される２０４バイトのデータのうち、後ろ１６バイト分がチェックビットであり、２０４バイト中最大８バイトの誤りが訂正可能である。また、ビタビ符号においては、符号化率をｋ／ｎとして、１／２から７／８が規格化されている。例えば、伝送する２ビットの情報に対して、１ビットのチェックビットを付加して３ビット伝送する場合、符号化率は２／３となる。そして、受信側のデジタル復調装置１において、これらＲＳ符号化及びビタビ符号化されたデータを元に戻すＲＳ復号及びビタビ復号がそれぞれ行われることにより、伝送時等で生じた誤りが訂正される。その後、搬送波の振幅と位相とを変化させてデータを伝送する変調処理の方式を指定する。このような変調処理の方式としては、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭなどが用いられる。

ところで、伝送経路の状態によっては、伝送信号に対して時間的又は周波数的に連続的に誤りが集中するバースト誤りが発生する場合がある。そして、上記のようなＲＳ符号化の誤り訂正によってある長さの信号に発生する誤りを訂正する場合、この長さの信号あたりにおける訂正可能な誤り数には限界があることから、上記のようなバースト誤りが発生すると、誤り訂正が不可能となる場合がある。またビタビ復号化において、復号前のデータに集中して誤りがあった場合は、誤った符号化訂正を行ってしまい、かえって誤りが増えてしまう場合もある。そこで、ＩＳＤＢ−Ｔ方式においては、このように伝送信号にバースト誤りが発生した場合にも誤り訂正が可能となるように、送信側において伝送されるデータを時間的あるいは周波数的に並べ替える種々のインタリーブ処理が施される。そして、受信側において、データを元に戻すデインタリーブ処理が施されることにより、伝送時に生じたバースト誤りが離散的に、かつ分散されることになる。

さらに、データの偏りによる伝送信号のエネルギーの偏りを防ぐため、エネルギー拡散も行われる。このエネルギー拡散は、擬似ランダムデータと伝送信号に係るデータとのビット単位の排他的論理和をとって、データをランダム化することにより行われる。

以上のような種々の処理がなされた後にデータが伝送されることになるが、ＩＳＤＢ−Ｔ方式の伝送方式としては、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式が採用されている。このＯＦＤＭ方式は、データ搬送に、周波数の異なる複数の搬送波が用いられるマルチキャリア方式の１種である。

まず、送信データに含まれる複数のデータ値の配列順に従って、各データ値が異なる周波数の搬送波に振り分けられる。次に、複数の異なった周波数の搬送波に振り分けたデータ値列に高速フーリエ逆変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）が施されることにより、これら複数の搬送波が重ね合わされてＯＦＤＭ信号が形成される。ここで、ＯＦＤＭ方式で用いられる搬送波の波形は直交しており、搬送波同士が互いに干渉しないようになっている。なお、「２つの波形が直交する」とは、時間に対する波の振幅を表すそれぞれの関数同士を掛け合わせ、一周期に相当する積分範囲で時間積分したもの（内積）がゼロになることをいう。

さらに、直接波以外の遅延波の影響を低減するため、変調された複数の搬送波が重ね合わせされたＯＦＤＭ信号にはさらにガードインターバルが挿入される。このガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号において有効シンボル長あたりの信号ごとに、この信号の一端部が複写されて他端部に挿入されたものである。なお、有効シンボル長とは、１つの搬送波に１つのデータを載せるシンボルの時間長さのことを言い、ＯＦＤＭ方式で用いられる搬送波の周波数間隔の逆数に相当する。このようにガードインターバルが挿入された信号が伝送経路へ送信される。

以上、受信信号Ｓｒが、ＩＳＤＢ−Ｔ方式で伝送された信号である場合について説明したが、このＩＳＤＢ−Ｔ方式の他、欧州のＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）、ＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）、ＤＶＢ−Ｈ（-Handheld）方式、韓国のＤＭＢ（Digital Multimedia Broadcasting）方式、無線ＬＡＮに用いられるIEEE802.11a/b/g/n方式で伝送された信号であってもよい。

次に、アンテナで受信された前述の受信信号Ｓｒを復調するデジタル復調装置１について詳細に説明する。図２に示すように、このデジタル復調装置１は、チューナ２、復調器３及び制御部４を有する。チューナ２は携帯電話２０１（図１参照）のアンテナから信号Ｓｒを受信し、この信号Ｓｒの増幅等を行い、さらに、信号ＳｒをＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）信号Ｓｉに変換して復調器３へと送信する。また、復調器３はチューナ２から送信されるＩＦ信号Ｓｉを受信し、ＩＦ信号Ｓｉから復調信号、例えばＴＳ（Transport Stream）信号を生成する。制御部４はチューナ２及び復調器３の動作をそれぞれ制御する。

まず、チューナ２について説明する。図３に示すように、チューナ２はＲＦアンプ部２１、ミキサ部２２、ＶＣＯ・ＰＬＬ部２３、フィルタ部２４及びＩＦアンプ部２５を有する。チューナ２で受信された信号Ｓｒは、ＲＦアンプ部２１によって増幅されて、ミキサ部２２に送られる。ＶＣＯ・ＰＬＬ部２３は、制御部４から送られたチャンネル制御信号に従って、特定のチャンネルに相当する周波数に基づくミキシング信号を形成する。

このミキシング信号はミキサ部２２に送られ、ミキサ部２２において信号Ｓｒとミキシング信号とが混合される。さらに、フィルタ部２４において、混合された信号から不要な周波数の信号成分が除去されて、選択されたチャンネルに対応するＩＦ信号が生成される（選局処理）。さらに、このＩＦ信号は、ＩＦアンプ部２５において増幅されて、ＩＦ信号Ｓｉが復調器３へ送られる。

次に、復調器３について説明する。図４に示すように、復調器３は、チューナ２からのＩＦ信号Ｓｉに復調処理を施す復調部４０と、この復調部４０の各部を制御する復調制御部４１とを備えている。

まず、復調部４０について説明する。図５に示すように、復調部４０は、初段アンプ部３０、ＡＤＣ部３１、ＡＦＣ・シンボル同期部３２、ＦＦＴ部３３、フレーム同期部３４、検波部３５、波形等化部３７及び誤り訂正部３６を有する。そして、この復調部４０は、チューナ２から送られたＩＦ信号Ｓｉに復調処理及び誤り訂正処理を施す。

チューナ２から送信されたＩＦ信号Ｓｉは初段アンプ部３０に入力される。このＩＦ信号Ｓｉは、初段アンプ部３０において増幅されて、ＡＤＣ部３１に送られる。ＡＤＣ部３１は、アナログ信号であるＩＦ信号Ｓｉをデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をＡＦＣ・シンボル同期部３２へと送る。ＡＦＣ・シンボル同期部３２は、ＡＤＣ部３１から送られたデジタル信号に対してフィルタ処理などの補正処理等を行う。さらに、ＡＦＣ・シンボル同期部３２は、後述のＦＦＴ部３３によるフーリエ変換の開始点、つまり、シンボル同期点を決定する。そして、同期がとられたデジタル信号におけるＦＦＴに係る情報を導出し、このモードに係る情報を制御部４に送る。ここで、有効シンボル長を示すモードには、モード１（有効シンボル長２５２μｓ）、モード２（有効シンボル長５０４μｓ）及びモード３（有効シンボル長１００８μｓ）がある。

なお、シンボル同期点の決定においては、遅延して到達する遅延波等の影響が最も少ない最適な受信が可能な点が同期点として設定される。このような同期点の決定方法として、信号の相関を参照する方法や、パイロット信号を用いて位相のずれを補正する方法等が用いられる。

ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部３３は、ＡＦＣ・シンボル同期部３２から送られたデジタル信号をフーリエ（時間−周波数）変換する。ＦＦＴ部３３に入力されるデジタル信号はＯＦＤＭ信号であることから、逆フーリエ変換された波形、即ち、データ値に応じて変調された複数の搬送波が重ね合わされた波形を有する。そして、ＦＦＴ部３３は、このように重ね合わされた波形から、データ値に従って変調された複数の搬送波のデジタル信号をフーリエ変換によって取り出す。さらに、ＦＦＴ部３３は、各搬送波に振り分けられた各データ値に対応するデジタル信号を、データの元の配列順で時間的に並ぶように並び替えて、ＯＦＤＭ信号形成前のデータに対応するデジタル信号を再生する。そして、ＦＦＴ部３３はこのデジタル信号をフレーム同期部３４へと送る。

フレーム同期部３４は、ＦＦＴ部３３から送られたデジタル信号におけるフレーム単位での同期をとる。１フレームは２０４のシンボルからなり、後述するように、この１フレームの信号から１まとまりのＴＭＣＣ情報が取得される。フレーム同期部３４によって同期が取られたデジタル信号は波形等化部３７へ送られると同時に、検波部３５へ送られる。

波形等化部３７は、デジタル信号に含まれるスキャッタードパイロット信号等に基づき、フレーム同期部３４によって同期が取られたデジタル信号に対して波形等化を行う。そして、波形等化によって信号補正を施した後、データ値に相当するデジタル信号に復調し、復調したデジタル信号を誤り訂正部３６へ送る。また、波形等化部３７は、波形等化が施されたデジタル信号に含まれるスキャッタードパイロット信号等に基づき各搬送波のコンスタレーションと規定値との差を導出する。そして、導出したコンスタレーションと規定値との差から、受信信号のＭＥＲ（Modulation Error Ratio）あるいはＣＮ比に係る情報を取り出して制御部４へと送る。

一方、検波部３５は、１フレームの信号ごとに含まれるＴＭＣＣ情報を取り出し、このＴＭＣＣに係る情報を復調制御部４１及び制御部４へと送る。ＴＭＣＣ情報には、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ等のキャリア変調方式、畳み込み符号化率（１／２、２／３、３／４、５／６、７／８）、ガードインターバル長等の伝送方式に係る情報が含まれる。また、ガードインターバル長として、有効シンボルの１／４、１／８、１／１６及び１／３２の長さの何れかが採用される。

誤り訂正部３６は、波形等化部３７からのデジタル信号にデインタリーブ処理を施すデインタリーブ部４４と、符号化デジタル信号の誤り訂正を行い、デジタル信号に復号処理を施す復号部４２と、エネルギー逆拡散部４３とを有する。

デインタリーブ部４４は、送信側でインタリーブ処理が施されたデジタル信号を、デインタリーブ処理によりインタリーブ処理前のデジタル信号に戻す。

波形等化部３７から送られたデジタル信号を復号する復号部４２としては、ビタビ復号部６１とＲＳ復号部６２とがある。そして、送信側においてビタビ符号化及びＲＳ符号化が施されたデジタル信号は、前述のデインタリーブ処理でその誤りが分散された後に、ビタビ復号部６１及びＲＳ復号部６２により符号化前のデジタル信号に戻されることにより、伝送時等で生じた誤りが訂正される。

ところで、ビタビ復号部６１に入力されるデータ列の各データには、入力信号の大きさなどの受信状況に基づいて信頼性が設定されており、ビタビ復号部６１は、この信頼性に基づいて誤り訂正性能を変更するように構成されている。ビタビ符号方式は、先行するデータの履歴から符号化を行う方法であることから、このビタビ符号化された信号を復号するビタビ復号部６１において、トレースバック長（過去に遡って参照するデータの数）が長いほど、誤り訂正性能は高くなる。そこで、ビタビ復号部６１は、信頼性に基づいてトレースバック長を変更することによりその誤り訂正性能を変更するように構成されていてもよい。

エネルギー逆拡散部４３は、波形等化部３７から送られたデジタル信号を、エネルギー拡散される前のデジタル信号に戻す。

次に、復調制御部４１について説明する。復調制御部４１は、制御部４からの指令を受けて、チューナ２から復調部４０に入力されるＩＦ信号Ｓｉの信号強度が一定となるように、チューナ２のＩＦアンプ部２５の利得を設定するＡＧＣコントローラへＩＦ信号Ｓｉの信号強度に係る情報を出力する。ここで、復調制御部４１は、その制御機能を果たすように特化された回路からなる部品であってもよいし、あるいは、汎用のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行させることにより、その制御機能を果たすように構成されていてもよい。

次に、制御部４について説明する。制御部４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭに記憶された種々のプログラムをＣＰＵで実行させることにより、チューナ２及び復調器３の各部の動作に係る種々の制御を行うように構成されている。例えば、制御部４は、チューナ２から復調部４０に入力されるＩＦ信号Ｓｉの信号強度が一定となるように、チューナ２のＩＦアンプ部２５の利得を設定するＡＧＣコントローラを制御する。

ここで、チューナ２のＩＦアンプ部２５は、アナログ回路によって実現されており、このアナログ回路からの出力信号には各種ノイズが含まれる。つまり、ＩＦ信号Ｓｉには、アナログ回路であるＩＦアンプ部２５によって発生するノイズが含まれている。

以下は、アナログ回路によって発生するノイズについての説明である。アナログ回路によって発生するノイズには、主に２種類のノイズがある。一方のノイズは、アナログ回路の熱雑音等に起因して発生する環境雑音である。環境雑音は、アナログ回路に含まれる抵抗素子、トランジスタのベース抵抗、エミッタ抵抗等から発生する熱によって発生するノイズを含んでいる。また、アナログ回路がｐｎ（positive-negative）接合を含んでいる場合のように、エネルギー障壁にまたがって電荷が移動する際に発生するいわゆるショットノイズや、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）の酸化物とシリコンとの界面に電荷がトラップされる際に発生するいわゆるフリッカノイズも環境雑音に含まれる。アナログ回路からの出力信号、すなわち、ＩＦアンプ部２５から出力されるＩＦ信号Ｓｉの信号強度が小さすぎる場合には、この環境雑音の強度がＩＦ信号Ｓｉの信号強度に対して相対的に大きくなり、復調器３によって受信信号に含まれるデータを誤りなく取得することができない場合がある。

アナログ回路によって発生する他方のノイズは、入力信号の信号強度が大きすぎて出力信号が歪むことに起因して発生する過負荷雑音である。過負荷雑音には、携帯電話２０１に信号Ｓｒが受信される際に、送信元から送信された本来の信号に相当する所望波以外の妨害波が信号Ｓｒに混入することに起因して発生する妨害波ノイズがある。この妨害波ノイズについて説明する。所望波以外の妨害波が信号Ｓｒに混入している場合には、所望波と妨害波との両方に対する非線形な歪み成分が出力信号に表れる。このような非線形成分のうちの出力信号における所望波の線形成分に影響を与えるものが妨害波ノイズである。この妨害波ノイズは入力信号の信号強度が大きくなるほど顕著に影響を与えるため、入力信号の信号強度が大きすぎると出力信号が歪んでしまう。例えば、妨害波ノイズとしては、相互変調歪がある。

ここで、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度に対してノイズの強度が大きくなり、所要ＣＮ比を満たしていないと、受信信号に含まれるデータを復調器３で誤りなく取得することができない場合がある。所要ＣＮ比とは、変調処理の方式や符号処理の符号化率に従って、それぞれ決定されるものであり、受信信号に含まれるデータを復調器３で誤りなく取得するために必要な受信信号の最小限の強度とノイズの強度との比である。なお、受信信号に含まれるデータを誤りなく取得するとは、具体的には復号の後でのビット誤り率が所定値以下となる場合をいう。例えば、ＲＳ復号後のビット誤り率が１×１０^−１１以下となる場合が、受信信号に含まれるデータを復調器３で誤りなく取得する場合である。

一例に、変調処理の方式と所要ＣＮ比との関係について、変調処理の方式としてＱＰＳＫと１６ＱＡＭとを例にあげて、図６を用いて説明する。図６は、ＱＰＳＫの搬送波及び熱雑音、並びに１６ＱＡＭの搬送波及び熱雑音を示している。ＱＰＳＫにおいては振幅一定とし、位相の変化に応じてデータを伝送する。１６ＱＡＭにおいては振幅及び位相の変化に応じてデータを伝送する。これにより、受信信号に含まれるデータを復調器３で誤りなく取得するための所要ＣＮ比は、ＱＰＳＫでは４ｄＢとなり、１６ＱＡＭでは６ｄＢとなる。このように、変調処理の方式によって、所要ＣＮ比は異なっている。したがって、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、それぞれの変調処理の方式における所要ＣＮ比を満たす信号強度に決定する必要がある。

しかしながら、所要ＣＮ比を最低限満たすようなＣＮ比にＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定すると、フェージングなどによって、受信信号の信号強度が小さくなったり、大きくなったりと変動した場合に、所要ＣＮ比を満たさない状態となり、受信信号に含まれるデータを復調器３で誤りなく取得できないことがある。そこで、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、所要ＣＮ比よりも十分大きなＣＮ比を満たしている必要がある。このように、ノイズ及びフェージングの影響を考慮して、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は所要ＣＮ比を満たすような一定値に制御する必要がある。

ここで、所要ＣＮ比よりも十分大きなＣＮ比を満たしているＩＦ信号Ｓｉの信号強度の決定方法について、図７を用いて説明する。図７は、ＩＦ信号Ｓｉを出力するチューナ２のＩＦアンプ部２５の入出力特性を示している。横軸である入力信号の信号強度はＩＦアンプ部２５への入力信号の信号強度を示している。また、縦軸である出力信号の信号強度はＩＦアンプ部２５の出力信号の信号強度すなわちＩＦ信号Ｓｉの信号強度を示している。縦軸方向への濃度の変化はＩＦ信号Ｓｉに対するノイズの影響度合である。濃度が濃くなるにつれてノイズの影響が大きくなる。

まず、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が大きい場合には、領域Ａ１において過負荷雑音の影響が大きくなり、ＣＮ比が小さくなるので、所要ＣＮ比を満たすことができなくなる。そこで、過負荷雑音の影響が小さくなるような、すなわち、過負荷雑音に対して所要ＣＮ比を満たすような上限強度である信号強度Ｃ１が決定される。つまり、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、信号強度Ｃ１よりも小さな信号強度にする必要がある。

次に、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が小さい場合には、領域Ａ２において環境雑音の影響が大きくなり、ＣＮ比が小さくなるので、所要ＣＮ比を満たすことができなくなる。そこで、環境雑音の影響が小さくなるような、すなわち、環境雑音に対して所要ＣＮ比を満たすような下限強度である信号強度Ｃ２が決定される。つまり、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、信号強度Ｃ２よりも大きな信号強度にする必要がある。

そして、フェージングなどの影響により受信信号の信号強度が変動した場合を考慮して、信号強度Ｃ１及び信号強度Ｃ２の中間の信号強度Ｃ３に、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が決定される。これにより、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、過負荷雑音及び環境雑音の影響を相対的に小さくなるように、すなわち、ノイズの影響を最小限となるように決定されたものとなる。

さらに、変調処理の方式としてＱＰＳＫと１６ＱＡＭを例にあげて、図８を用いて詳細に説明する。図８は、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度とＣＮ比との関係を示している。横軸には、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を示している。縦軸には、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度に対するＣＮ比である。直線Ｌ１は、環境雑音の影響によるＣＮ比の変化を示している。直線Ｌ２は、過負荷雑音の影響によるＣＮ比の変化を示している。

まず、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が大きくなるにつれて、環境雑音の影響を受けにくくなり、ＣＮ比は直線Ｌ１のように、大きくなっていく。しかし、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度がある所定の信号強度よりも大きくなると、過負荷雑音の影響を受けやすくなり、ＣＮ比は直線Ｌ２のように、小さくなっていく。このように、ＩＦ信号Ｓｉは、信号強度を変化させることによって、直線Ｌ１及び直線Ｌ２のようなＣＮ比を取りえることとなる。

ここで、前述したように、変調方式がＱＰＳＫの場合における所要ＣＮ比は、４ｄＢであったので、所要ＣＮ比を満たすＩＦ信号Ｓｉの信号強度の範囲はＣ１からＣ２の範囲となる。そして、フェージングなどの影響により受信信号の信号強度が変動した場合を考慮して、信号強度Ｃ１及び信号強度Ｃ２の中間の信号強度Ｃ３に、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が決定される。ＱＰＳＫの場合と同様に、１６ＱＡＭの場合における所要ＣＮ比は、６ｄＢであったので、所要ＣＮ比を満たすＩＦ信号Ｓｉの信号強度の範囲はＤ１からＤ２の範囲となる。そして、フェージングなどの影響により受信信号の信号強度が変動した場合を考慮して、信号強度Ｄ１及び信号強度Ｄ２の中間の信号強度Ｄ３に、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が決定される。これにより、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度は、変調処理の方式に従って、過負荷雑音及び環境雑音の影響を相対的に小さくなるように、すなわち、ノイズの影響を最小限となるように決定されたものとなる。

以上説明した制御を実現するために、制御部４は、図９に示すように、信号強度決定部７３（信号強度決定手段）、信号強度制御部７４（信号強度制御手段）及び信号強度記憶部７５（信号強度記憶手段）を備えている。

信号強度決定部７３は、後述する信号強度制御部７４により制御されるＩＦ信号Ｓｉの信号強度を、変調処理の方式に従って決定する。信号強度決定部７３は、後述する信号強度記憶部７５に記憶された信号強度データベースを参照して、変調処理の方式に応じたＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定する。

信号強度制御部７４は、信号強度決定部７３によって決定されたＩＦ信号Ｓｉの信号強度に一定となるように、チューナ２のＩＦアンプ部２５の利得をＡＧＣコントローラによって制御する。図１０に示すように、変調処理の方式がＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変化した場合においては、変調処理の方式に従って、ＩＦ信号の信号強度は制御される。

信号強度記憶部７５には、前述したＩＦ信号Ｓｉの信号強度の決定方法に従って、変調処理の方式と各変調処理の方式に関連付けてあらかじめ決定されたＩＦ信号Ｓｉの信号強度が信号強度データベースとして記憶されている。具体的な内容を表１に示す。例えば、変調処理の方式がＢＰＳＫであった場合には、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度はＢ３を満たすように記憶されている。各変調処理の方式における信号強度の大きさは、Ｂ３＜Ｃ３＜Ｄ３＜Ｅ３となっている。

表１の信号強度データベースにおいて、各変調処理の方式に応じたＩＦ信号Ｓｉの信号強度の決定方法について以下に示す。ここでは、変調処理の方式がＱＰＳＫの場合において説明する。まず、ＩＦアンプ部２５の利得をある値に設定して、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を一定となるように制御する。これにより、ＩＦアンプ部２５で発生する環境雑音及び過負荷雑音が決定し、変調処理の方式がＱＰＳＫのときにおける所要ＣＮ比から第１信号強度及び第２信号強度が決定される。そして、第１信号強度及び第２信号強度から中間の信号強度が決定される。この中間の信号強度と現在出力されているＩＦ信号Ｓｉの信号強度とを比較し、同様の信号強度ではない場合には、ＩＦアンプ部２５の利得を変更して、再度決定された中間の信号強度と利得を変更して再度出力されているＩＦ信号Ｓｉの信号強度とを比較する。中間の信号強度と実際のＩＦ信号Ｓｉの信号強度とが同様の信号強度になった場合には、この信号強度を変調方式がＱＰＳＫのときにおける信号強度Ｃ３として信号強度データベースに記憶する。このように、各変調処理の方式に応じてＩＦ信号Ｓｉの信号強度は記憶されている。

次に、制御部４による回路部品の動作制御を含む一連の制御について、図１１のフローチャートを参照して説明する。但し、図１１において、Ｓｎ（ｎ＝１、２、３）は各ステップを示す。

まず、復調器３から変調処理の方式、符号処理の符号化率等のＴＭＣＣ情報を取得する（Ｓ１：検出ステップ）。次に、このＴＭＣＣ情報によって取得された変調処理の方式に従って、信号強度データベースを参照してＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定する（Ｓ２：信号強度決定ステップ）。そして、Ｓ２によって決定された信号強度に等しくなるようにチューナ２のＩＦアンプ部２５の利得をＡＧＣコントローラによって制御する（Ｓ３：信号強度制御ステップ）。

以上説明したデジタル復調装置１によれば、次のような効果が得られる。
変調処理の方式に基づいて、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度が決定される。したがって、例えば、変調処理の方式ごとに所要ＣＮ比を十分満たすことができるＩＦ信号Ｓｉの信号強度が決定されると、フェージングなどによる受信信号の信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

さらに、ＩＦアンプ部２５に生じることになるノイズの強度から決定される第１信号強度と第２信号強度とに基づいて、中間の信号強度が決定される。そして、下限強度である第２信号強度に基づいて中間の信号強度が決定されることで、信号強度が小さいときにＩＦアンプ部２５に生じるノイズの影響を考慮して中間の信号強度が決定されるのみならず、上限強度である第１信号強度に基づいて中間の信号強度が決定されることで、信号強度が大きいときにＩＦアンプ部２５に生じるノイズをも考慮して中間の信号強度が決定されることとなる。また、これら第１信号強度及び第２信号強度は、変調処理の方式に応じた所要ＣＮ比を最低限満たすことができるように決定されている。そして、中間の信号強度が、所要ＣＮ比を最低限満たす第１信号強度及び第２信号強度の中間の信号強度に決定されることにより、フェージングなどによる信号強度の急激な変化に対しても考慮されていることになる。これにより、受信状況に関わらず良好な受信特性を実現することができる。

加えて、変調処理の方式に関連付けてＩＦ信号Ｓｉの信号強度を記憶する信号強度記憶部７５を備えており、信号強度決定部７３は、変調処理の方式に関連付けて、信号強度記憶部７５が記憶している信号強度に、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定することが好ましい。この構成によれば、各変調処理の方式に関連付けてＩＦ信号Ｓｉの信号強度が信号強度データベースとして記憶されている。これにより、各変調処理の方式に基づいて、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を容易に決定することができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］前記実施形態では、信号強度記憶部７５に記憶された信号強度データベースを参照して、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定していたが、信号強度記憶部７５を備えずに、信号強度決定部７３において受信信号ごとに演算を行うことでＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定してもよい。

２］前記実施形態では、制御部４がチューナ２及び復調器３の外部に構築されているが、制御部４の機能を有する各部がチューナ２や復調器３の内部に構築されていてもよい。あるいは、前述した実施形態のデジタル復調装置１を備えた携帯電話等のデジタル受信装置を制御するホストＣＰＵとこのＣＰＵを機能させるプログラムとによって、制御部４が構築されていてもよい。また、復調制御部４１も復調器３の内部に構築されている必要はなく、復調器３の外部に構築されていてもよい。

３］前記実施形態では、信号強度制御部７４により、チューナ２から出力されるＩＦ信号Ｓｉの信号強度を制御していたが、ＩＦ信号Ｓｉに限らず、ＲＦアンプ部２１、初段アンプ部３０またはＡＤＣ部３１などから出力される信号の信号強度に対して本発明を適用してもよい。このとき、ＡＤＣ部３１の入出力特性を図１２に示す。前記実施形態では、過負荷雑音に応じて第１信号強度、環境雑音に応じて第２信号強度を決定していたが、ＡＤＣ部３１においては環境雑音に加えて量子化雑音も考慮して第２信号強度を決定する必要がある。なお、量子化雑音とは連続的な値であるアナログ信号を離散的な値であるデジタル信号に変換したときに生じる誤差である。また、このときにおける過負荷雑音とは、入力信号の信号強度が大きすぎてデジタル信号に変換したときにオーバーフローしてしまうことによって生じる雑音である。ＡＤＣ部３１は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する素子であるために、ＡＤＣ部３１自身において信号強度を変更することはできない。この場合には、ＡＤＣ部３１に入力される信号強度を上記ノイズを考慮して適切に制御する必要がある。これにより、ＡＤＣ部３１から出力される信号の信号強度を一定に制御することができる。

４］前記実施形態では、変調処理の方式に従ってＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定していたが、変調処理の方式ではなく符号処理の符号化率に従ってＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定してもよい。あるいは、変調方式と符号化率の２つの組み合わせに基づいて、ＩＦ信号Ｓｉの信号強度を決定してもよい。

本発明の実施形態に係るデジタル受信装置の一例である携帯電話を示す図である。 デジタル復調装置の概略構成を示すブロック図である。 チューナのブロック図である。 復調器のブロック図である。 復調部のブロック図である。 所要ＣＮ比の算出についての説明図である。 アナログ回路の入出力特性を示す図である。 ＩＦ信号の信号強度とＣＮ比との関係を示す図である。 制御部のブロック図である。 ＩＦ信号の信号強度を決定する説明図である。 回路部品の動作制御を含む一連の制御のフローチャートである。 ＡＤＣ部の入出力特性を示す図である。

符号の説明

１ デジタル復調装置
２ チューナ
３ 復調器
２１ ＲＦアンプ部
２５ ＩＦアンプ部
４０ 復調部
４１ 復調制御部
３０ 初段アンプ部
３５ 検波部
７３ 信号強度決定部
７４ 信号強度制御部
７５ 信号強度決定部
２０１ 携帯電話（受信装置）

Claims (13)

1. 変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、
   前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品と、
   前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出手段と、
   前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御手段と、
   前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御手段により制御される前記信号強度を決定する信号強度決定手段とを備えていることを特徴とするデジタル復調装置。
2. 前記信号強度決定手段は、前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記回路部品に生じることになるノイズの強度から決定される、前記出力信号の上限強度である第１信号強度と下限強度である第２信号強度との中間の信号強度に、前記回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を決定することを特徴とする請求項１に記載のデジタル復調装置。
3. 各受信信号に対する処理の種類に関連付けて前記中間の信号強度を記憶する信号強度記憶手段を備えており、
   前記信号強度決定手段は、前記検出手段により検出された受信信号に対する処理の種類に関連付けて、前記信号強度記憶手段が記憶している前記中間の信号強度に、前記回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を決定することを特徴とする請求項２に記載のデジタル復調装置。
4. 前記検出手段は、前記受信信号に施されている変調処理の方式を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
5. 前記検出手段は、前記受信信号に施されている符号処理の符号化率を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
6. 前記第１信号強度が、前記回路部品に入力される入力信号の信号強度が大きいことに起因して生じる、過負荷雑音を含むノイズの強度から決定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
7. 前記第２信号強度が、前記回路部品に入力される前記入力信号の信号強度が小さいことに起因して生じる、環境雑音を含むノイズの強度から決定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
8. 前記信号強度制御手段は、前記回路部品の利得を変更することにより前記回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
9. 前記チューナは、ＲＦアンプ及びＩＦアンプを備えており、且つ、前記復調器は、前記チューナからの信号が入力される初段アンプを備えており、
   前記信号強度制御手段が、前記ＲＦアンプ、前記ＩＦアンプ及び前記初段アンプの少なくとも１つを構成する回路部品から出力される前記出力信号の信号強度を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のデジタル復調装置。
10. 請求項１〜９の何れかに記載のデジタル復調装置を備えており、
    前記デジタル復調装置が復調した受信信号に基づいて、文字、画像、音声及びデータの少なくとも１つの再現処理を行うことを特徴とするデジタル受信装置。
11. 変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品を備えた、デジタル復調装置の制御方法であって、
    前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出ステップと、
    前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御ステップと、
    前記検出ステップにより検出された前記受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御ステップにより制御される前記信号強度を決定する信号強度決定ステップとを備えていることを特徴とするデジタル復調装置の制御方法。
12. 変調された受信信号に選局処理を施すチューナと、このチューナからの信号に復調処理を施す復調器とを備えたデジタル復調装置であって、前記チューナ及び前記復調器を構成する複数の回路部品を備えた、デジタル復調装置に実行させる制御プログラムであって、
    前記受信信号に対して送信側で施された処理の種類を検出する検出ステップと、
    前記複数の回路部品に含まれる少なくともいずれかの回路部品から出力される出力信号の信号強度を一定になるように制御する信号強度制御ステップと、
    前記検出ステップにより検出された前記受信信号に対する処理の種類に基づいて、前記信号強度制御ステップにより制御される前記信号強度を決定する信号強度決定ステップとを備えていることを特徴とするデジタル復調装置の制御プログラム。
13. 請求項１２に記載のデジタル復調装置の制御プログラムを記録したことを特徴とする記憶媒体。

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