JP3994309B2

JP3994309B2 - デジタル受信機

Info

Publication number: JP3994309B2
Application number: JP2001041582A
Authority: JP
Inventors: 宏達勝田
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002246928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル受信機に関し、特に複数のチャネル信号が同時にAGC回路に入力する場合の信号歪みを改善する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル回路技術の発達により、アナログ回路により実現していた機能をデジタル回路を用いて実現する例が増えている。デジタル回路としてDSP(デジタル信号処理器)等のプログラマブルなデバイスを用いた場合、ソフトウェアによって機能が実現されるので、特性の修正、変更が容易であるとともに特性のばらつきや経年劣化の無い、或いは、調整が不要である等のメリットが得られる。
【０００３】
デジタル携帯電話等のような移動体通信の分野においても上記デジタル回路への移行は進んでおり、究極の例として通信機能のほとんどをソフトウェアにより実現するソフトウェア無線機も提案されている。詳細は下記文献に記載されているので、説明は省略する(Joe Mitola, The software radio architecture, IEEE Communication magazine, May 1995 vol.33, No.5)。
ところが、現実的には上記文献において要求されるような広帯域な増幅器、ミキサ、ローカル発振器、或いは、高速なA/D(アナログ/デジタル)変換器が現状では実現困難なため、高周波部およびIF部をアナログ処理する次のような構成が提案されている。
【０００４】
図3は、従来のデジタル受信機の構成例を示す機能ブロック図である。この例に示すデジタル受信機は、RF帯域通過フィルタ101を介してアンテナ102に接続された増幅器103の出力信号をミキサ104に導くとともに、これをローカル信号発振器105の出力信号により所定の周波数に変換した後、IF帯域通過フィルタ106とAGC(Automatic Gain Control、自動利得制御)回路107とを介してA/D変換器108に供給するように構成される。
【０００５】
この例に示すデジタル受信機は以下のように機能する。即ち、アンテナ102を介して受信された複数のチャネル信号を含む高周波アナログ信号は、所要の帯域幅を有するRF帯域通過フィルタ101により不要成分が除去されるとともに増幅器103により増幅された後、ローカル信号発振器105とミキサ104とにより所定のIF周波数に周波数変換されIF帯域通過フィルタ106に供給される。
【０００６】
IF帯域通過フィルタ106は、図示を省略した後段の復調処理部におけるDSPのソフトウェア変更によって実現される各種変調方式に係わる複数のチャネル信号がすべて通過可能なように広帯域特性を有する。受信信号は、ここで再度不要成分が除去された後、A/D変換器108のダイナミックレンジ範囲内で最大レベルが一定となるように制御信号107aに基づきAGC回路の増幅度gが制御されるとともに、A/D変換器108によりデジタル信号に変換されてチャネル分離・復調処理部に供給され、ここでDSPによりデジタル処理される。
【０００７】
図4は、AGC回路107入力における複数のチャネル信号に係わる合成波形を説明する概念図である。この図は、説明を簡単にするために、同一振幅レベルを有する2つのチャネル信号が入力する例を示している。この2つの信号s1、s2はそれぞれ周波数f1、f2を有しており(図3(a)〜(c))、これらの信号が同相で重畳されるタイミングでは加算となり振幅が大きくなるが、逆相で重畳されるタイミングでは減算となり振幅が小さくなるので、2つの信号s1、s2の重畳信号は図3(d)に示されるように振幅最大値が時間的に変動した波形となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来のデジタル受信機においては以下に示すような問題点があった。つまり、AGC回路に図4(d)に示されるような重畳信号が入力すると、AGC回路は入力信号を後段のA/D変換器の動作ダイナミックレンジ内で信号最大レベルを一定とするように機能する。ところが、周波数利用効率を向上させるため、例えば、百チャネル程度にチャネル信号数が増加すると、重畳信号レベルがAGC回路の飽和レベル(動作ダイナミックレンジ)以上になり、波形がクリッピング(波形の先端部がカットされる現象)される。図5は、このような場合のAGC回路出力における上記重畳信号の波形例を示す図である。この図に示すように重畳信号は波形歪みを生じ、その結果、周波数情報(信号情報)が欠落する問題があった。
本発明は、上述した従来のデジタル受信機に関する問題を解決するためになされたもので、使用するチャネル信号数が増加してもAGC回路(或いは、後段のA/D変換器)出力において、信号波形歪みを補償して信号情報の欠落を防止することが可能なデジタル受信機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係わるデジタル受信機の請求項1記載の発明は、受信した複数のチャネル信号を当該複数のチャネル信号が通過可能なフィルタとAGC回路とを介してA/D変換器に導き、デジタル信号に変換した後に復調処理を行うデジタル受信機において、
前記フィルタの帯域外に所定のレベルを有するパイロット信号を付加し、これを前記AGC回路を介して取り出すことによりAGC回路が制御する増幅度を算出するとともに、この算出情報に基づき前記AGC回路に入力する前記複数のチャネル信号を前記A/D変換器の出力において再生するようにした。
本発明に係わるデジタル受信機の請求項2記載の発明は、請求項1記載のデジタル受信機において、前記A/D変換器の出力信号を前記複数のチャネル信号が抽出可能な第1の帯域通過フィルタを介して割り算器に導くとともに、これと並行して前記A/D変換器の出力信号を前記パイロット信号が抽出可能な第2の帯域通過フィルタと信号平均化手段とを介して前記割り算器に導くようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わるデジタル受信機の実施の形態例を示す機能ブロック図である。この例に示すデジタル受信機は、RF帯域通過フィルタ11を介してアンテナ12に接続した増幅器13の出力信号をミキサ14に導くとともに、これを第1のローカル信号発振器15の出力信号により所定の周波数に変換した後、後述する帯域幅を有するIF帯域通過フィルタ16とAGC回路17とA/D変換器18と受信する複数のチャネル信号のみを通過させる第1のデジタル帯域通過フィルタ(第1の帯域通過フィルタ)19とを介して割り算器20に供給する。
また、前記IF帯域通過フィルタ16とAGC回路17との間に本発明を特徴付ける振幅Aのパイロット信号を生成するための第2のローカル信号発振器21が接続された加算器22を配置するとともに、A/D変換器18の出力信号を前記パイロット信号のみを通過させる帯域特性を有する第2のデジタル帯域通過フィルタ(第2の通過帯域フィルタ)23と信号平均化手段24とを介して前記割り算器20に導くように構成する。
【００１１】
この例に示すデジタル受信機は以下のように機能する。即ち、アンテナ12を介して受信した複数のチャネル信号を含む高周波アナログ信号を、所要の帯域幅を有するRF帯域通過フィルタ11により不要成分を除去するとともに増幅器13により増幅した後、第1のローカル信号発振器15とミキサ14とにより所定のIF周波数に周波数変換してIF帯域通過フィルタ16に供給する。
【００１２】
IF帯域通過フィルタ16の帯域特性は、図示を省略した後段の復調処理部におけるDSPのソフトウェア変更によって実現される各種変調方式に係わる複数のチャネル信号をすべて通過可能なように設定される。信号不要成分をここで再度除去した後、受信信号をA/D変換器のダイナミックレンジ範囲内で最大レベルが一定となるように制御信号17aに基づきAGC回路17の増幅度gを制御するとともに、A/D変換器18によりデジタル信号に変換して第1のデジタル帯域通過フィルタ19及び第2のデジタル帯域通過フィルタ23に供給する。
【００１３】
一方、第2のローカル信号発振器21が出力するパイロット信号は、IF帯域通過フィルタ16の帯域外の周波数の信号を出力するように設定されており、加算器22において受信信号(複数のチャネル信号)に加算され、AGC回路17とA/D変換器18とを介して第1のデジタル帯域通過フィルタ19及び第2のデジタル帯域通過フィルタ23に供給される。
【００１４】
上述したように第1のデジタル通過帯域フィルタ19は、受信した複数のチャネル信号のみを通過させるように帯域特性を設定しており、また、第2のデジタル帯域通過フィルタ23はパイロット信号のみを通過させるように帯域特性を設定しているので、第1のデジタル帯域通過フィルタ19からは受信信号(複数のチャネル信号)Sinがg倍された信号(g・Sin)が出力し、割り算器20に供給される。この信号は、上述したように受信チャネル信号数が多い場合は図5に示すような歪み波形となる。
また、第2のデジタル帯域通過フィルタ23からは振幅Aのパイロット信号がg倍された信号(g・A)が出力され、信号平均化手段24により平均化される。この際に、パイロット信号の振幅Aは既知であるので、この平均化信号レベルよりgを算出して割り算器20に供給する。
【００１５】
従って、割り算器20においては(g・Sin)/(g)の演算がおこなわれ、AGC回路17の増幅度gの影響が補正された歪みの無い信号Sinを得ることができ、結果としてAGC回路17の入力信号がA/D変換器18の出力側において再生される。
【００１６】
なお、上記信号平均化手段24について説明すると、周知のように信号の平均値は積分回路を用いることにより求めることができる。図2は、信号の平均値を説明する図である。信号f(t)の平均値は、図の下部に示したように信号f(t)を時間Tについて積分し、その値を時間Tについて割った値として定義される。この物理的な意味は、時間Tの積分により信号f(t)の面積Sを求め、それと同一面積である長さTの長方形から高さ(平均値)を決定するものである。従って、信号平均化手段としては積分回路を用いればよい。
【００１７】
以上要するに、本発明のデジタル受信機は、AGC回路の出力側においてパイロット信号に係わる振幅情報の変化を観測することによりAGC回路における増幅度gを算出し、これをAGC回路の入力信号(複数の受信チャネル信号)がg倍されたA/D変換器の出力信号と割り算することにより、AGC回路の入力信号を再生したものである。従って、この再生信号にはAGC回路の信号レベル制御に係わる波形歪みは無く、その結果、信号情報の欠落もない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようにパイロット信号を用いてAGC回路の増幅度gを算出し、これをAGC回路後段に配置するA/D変換器の出力信号と割り算することにより、AGC回路の入力信号をA/D変換器出力において再生したので、受信チャネル数に無関係にAGC回路の信号レベル制御に係わる波形歪みが無く、従って、信号情報(周波数情報)の欠落が無い複数のチャネル信号を再生できるデジタル受信機を実現する上で著効を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるデジタル受信機の実施の形態例を示す機能ブロック図
【図２】信号の平均値を説明するための図
【図３】従来のデジタル受信装置の構成例を示す機能ブロック図
【図４】 AGC回路の入力における信号波形の概念を説明する図
【図５】 AGC回路の出力における信号波形の概念を説明する図
【符号の説明】
11・・RF帯域通過フィルタ
12・・アンテナ
13・・RFアンプ
14・・ミキサ
15・・第1のローカル信号発振器
16・・IF帯域通過フィルタ
17・・AGC回路
18・・A/D変換器
19・・第1のデジタル帯域通過フィルタ
20・・割り算器
21・・第2のローカル信号発振器
22・・加算器
23・・第2のデジタル帯域通過フィルタ
24・・信号平均化手段

Claims

受信した複数のチャネル信号を当該複数のチャネル信号が通過可能なフィルタとAGC回路とを介してA/D変換器に導き、デジタル信号に変換した後に復調処理を行うデジタル受信機において、
前記フィルタの帯域外に所定のレベルを有するパイロット信号を付加し、これを前記AGC回路を介して取り出すことによりAGC回路が制御する増幅度を算出するとともに、この算出情報に基づき前記AGC回路に入力する前記複数のチャネル信号を前記A/D変換器の出力において再生したことを特徴とするデジタル受信機。
前記A/D変換器の出力信号を前記複数のチャネル信号が抽出可能な第1の帯域通過フィルタを介して割り算器に導くとともに、これと並行して前記A/D変換器の出力信号を前記パイロット信号が抽出可能な第2の帯域通過フィルタと信号平均化手段とを介して前記割り算器に導いたことを特徴とする請求項1記載のデジタル受信機。