JP4197485B2 - 無線受信装置および信号強度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信信号をＡＧＣ制御する無線受信装置および当該装置で使用される信号強度測定方法に関する。

無線通信システムにおいては、受信信号の信号強度測定は様々な用途に用いられる。例えば、ダイバーシティ受信を行う際には、信号強度のより大きい受信信号を選択するために受信信号の信号強度測定が必要である。また、移動体通信（セルラ）システムでは、受信エリア（セル）の検出、切り換え（ハンドオーバ）等の用途にも用いられる。そして、受信信号の信号強度測定は、その検出時間が短いこと、および、検出時間区間または入力信号の強度範囲（レンジ）の違いにより測定精度にばらつきが生じないことが必要とされる。

従来の受信信号の信号強度測定方法として、例えば、特許文献１に記載された無線受信装置が行っている方法がある。この無線受信装置には、受信信号強度を広いレンジで精度良く測定するために、中間周波部の前段に可変減衰器が設置されている。
特開平８−２５１０５８号公報（第１図）

しかしながら、従来の信号強度測定方法を用いると、図５に示すように、ＲＦ部１１−ＧＣＡ１２−Ａ／Ｄ変換部１３とつながる系のノイズレベル（ノイズフロア）が所望信号のレベルより大きい場合、短時間の信号強度測定においては、所望信号のレベルを正確に反映していない大きなレベルの受信信号強度が得られてしまうという問題がある。また、逆にＡ／Ｄ変換部１３の入力レンジ（ダイナミックレンジ）の最大幅を超えた信号が入力された場合、Ａ／Ｄ変換後の信号強度は飽和することとなり、その結果を用いて受信信号の信号強度測定を行うと、所望信号のレベルを正確に反映していない小さなレベルの受信信号強度が得られるという問題もある。どちらの場合においても、受信信号強度の測定精度が悪化するため、無線受信装置の受信性能が著しく劣化する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、信号強度の測定精度を向上させ、受信性能の劣化を防止することができる無線受信装置および当該装置において使用される信号強度測定方法を提供することを目的とする。

本発明の無線受信装置は、受信された無線信号の強度を測定する測定手段と、前記強度に応じて前記無線信号の増幅処理を行う増幅手段と、前記強度を平均化する平均化手段と、前記増幅処理の回数を前記増幅処理の開始時点からカウントするカウンタと、カウントされた前記回数が所定回数より多くなった場合に、前記平均化手段に前記平均化を行わせる制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線受信装置は、受信された無線信号の強度を測定する測定手段と、前記強度に応じて前記無線信号の増幅処理を行う増幅手段と、前記強度を平均化する平均化手段と、前記強度が所定の範囲内であるか否か判定する判定手段と、前記増幅処理の開始時点から所定時間経過した後であって、かつ、前記強度が前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記平均化手段に前記平均化を行わせる制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線受信装置は、上記の構成において、前記無線信号をディジタル信号に変換する変換手段をさらに具備し、前記所定の範囲は、前記変換手段のダイナミックレンジに基づいて設定される構成を採る。

これらの構成によれば、受信信号強度の測定精度を向上させ、受信性能の劣化を防止することができる。

本発明の通信端末装置は、上記いずれかに記載の無線受信装置を具備する構成を採る。

この構成によれば、上記と同様の作用効果を有する通信端末装置を提供することができる。

本発明の信号強度測定方法は、受信装置において使用される信号強度測定方法であって、受信信号の強度を測定する測定ステップと、前記強度に応じて前記受信信号の増幅処理を行う増幅ステップと、前記増幅処理の回数を前記増幅処理の開始時点からカウントするカウントステップと、カウントされた前記回数が所定回数より多くなった場合に、前記強度を平均化する平均化ステップと、を具備するようにした。

本発明の信号強度測定方法は、受信装置において使用される信号強度測定方法であって、受信信号の強度を測定する測定ステップと、前記強度に応じて前記受信信号の増幅処理を行う増幅ステップと、前記強度が所定の範囲内であるか否か判定する判定ステップと、前記増幅処理の開始時点から所定時間経過した後であって、かつ、前記強度が前記所定の範囲内であると判定した場合に、前記強度を平均化する平均化ステップと、を具備するようにした。

これらの方法によれば、受信信号強度の測定精度を向上させ、受信性能の劣化を防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、受信信号強度の測定精度を向上させ、受信性能の劣化を防止することができる。

既に述べたように、従来の信号強度測定方法を用いると、ＲＦ部−ＧＣＡ−Ａ／Ｄ変換部のノイズレベルが所望信号のレベルより大きい場合、または、Ａ／Ｄ変換部に入力レンジの最大幅を超えた信号が入力された場合、受信信号の信号強度を正確に測定することができない。

しかし、本発明者は、これらの問題がＡＧＣ制御の初期（過渡期間）において主に生じる点に着目し、この範囲（時間帯）を信号強度測定の測定区間から除外することにより、受信信号強度の測定精度を向上させることが可能であることを見出して本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、ＡＧＣ制御の初期の時間帯を信号強度測定の測定区間から除外することである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図である。

本実施の形態に係る無線受信装置は、無線信号を受信するアンテナ１００、受信信号にダウンコンバート等の処理を施すＲＦ部１０１、受信電力をゲイン制御（ＡＧＣ）により増幅するＧＣＡ（Gain Control Amplifier）１０２、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０３、Ａ／Ｄ変換後の信号の強度を所定の期間（短時間）測定する受信パワ測定部１０４、測定された短時間の受信パワを保存する受信パワ保存部１０５、短時間の受信パワから制御ゲインを算出するゲイン算出部１０６、ゲイン算出部１０６から制御ゲインを受け取り制御ゲインを更新する制御ゲイン更新部１０７、受信信号のゲイン制御の開始を制御するゲイン制御開始部１０８、ゲイン制御の開始時に使用されるゲインの初期値を保持する初期ゲイン保持部１０９、短時間の受信パワを平均化する受信パワ平均化部１１０、ゲイン制御開始時点から制御の回数をカウントする制御回数カウンタ１１１、およびカウント回数により制御開始からの所定の回数を平均化に用いないように平均区間を制御する平均区間制御部１１２を有する。

次いで、上記構成を有する無線受信装置の動作について説明する。

ゲイン制御開始部１０８は、外部からゲイン制御開始の指示が与えられると、初期ゲイン保持部１０９に保持されたゲインを読み出し、ゲイン算出部１０６に対し、このゲインを初期ゲインとして設定するように指示を伝える。また同時に、ゲイン制御開始部１０８は、制御回数カウンタ１１１に制御回数のカウント開始を指示する。制御関数カウンタ１１１は、平均区間制御部１１２にゲイン制御開始を伝え、平均パワ平均化部１１０に対し平均開始初期化を指示させる。

ゲイン算出部１０６は、制御ゲイン更新部１０７に対し、ゲイン制御開始部１０８から通知された初期ゲインをＧＣＡ１０２に設定し、ゲイン制御の動作を開始するように指示を伝える。制御ゲイン更新部１０７は、ゲイン算出部１０６から通知された初期ゲインをＧＣＡ１０２に設定した後、受信パワ測定部１０４に測定開始を指示すると共に、受信パワ平均化部１１０に対しＧＣＡ１０２に設定したゲインを伝える。ＧＣＡ１０２は、ゲイン値が設定された後、ＲＦ部１０１の出力信号をこのゲインで増幅する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、増幅後の信号をディジタル信号に変換する。受信パワ測定部１０４は、短時間の受信パワ（受信信号強度）を測定し、測定結果を受信パワ保存部１０５に随時保存する。

図２は、平均区間制御部１１２の動作手順を説明するためのフロー図である。

平均区間制御部１１２は、制御回数カウンタ１１１でカウントされた制御回数が所定の回数（例えばＮ）より大きいか否か判断し（ＳＴ１０１０）、制御回数が所定の回数より大きい場合、受信パワ平均化部１１０に対し、受信パワ保存部１０５が保存している受信パワの測定結果を読み出させ（ＳＴ１０２０）、この結果を制御ゲイン更新部１０７から受け取ったゲイン値で除算させた後に平均化させ（ＳＴ１０３０）、平均化された受信パワ値を更新し出力させる（ＳＴ１０４０）。また、平均区間制御部１１２は、ＳＴ１０１０において、制御回数カウンタ１１１でカウントされた制御回数が所定の回数以下の場合には、受信パワ平均化部１１０に平均化動作を行わせず、平均後の受信パワ値の出力も行わせない。

ゲイン算出部１０６は、受信パワ保存部１０５の出力から、次回の制御ゲインに適当な値を算出し、制御ゲイン更新部１０７に伝える。ゲイン算出方法としては、例えば、短時間の受信信号強度と、Ａ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジに対応した適当な受信信号強度とを比較し、その差を初期ゲインに対して累積加減算を行うことで、次回の制御時間単位における最適ゲインを求めるフィードバック制御を用いる。

制御ゲイン更新部１０７は、ゲイン算出部１０６で算出されたゲインでＧＣＡ１０２のゲインを更新する。

以上説明した無線受信装置の一連の動作は繰り返される。

このように、本実施の形態によれば、制御回数カウンタ１１１は、ＧＣＡ１０２においてゲイン制御（ＡＧＣ）が行われた回数を制御開始時点からカウントし、平均区間制御部１１２は、この制御が行われた回数が所定回数に至るまでは受信パワを平均化しないように、すなわち、ＡＧＣ開始時点から所定の時間が経過してから受信パワの平均化を行うように受信パワ平均化部１１０の平均区間を制御する。よって、所望信号のレベルを正確に反映した受信信号強度を得ることができ、信号強度の測定精度を向上させることができる。また、これにより、受信性能の劣化を防止することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、この無線受信装置は、図１に示した無線受信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の特徴は、強度判定部２０１および平均区間制御部２０２を有することである。

次いで、上記構成を有する無線受信装置の動作について説明する。

強度判定部２０１は、受信パワ保存部１０５に新たな受信パワ（一定期間の受信パワ）が保存されると、その期間における受信パワ値の強度範囲（振れ幅）が、受信パワ平均化部１１０において平均化に用いるデータとして妥当か否か、すなわち、Ａ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジを考慮した妥当な所定の範囲内に入っているか否か判定し、この判定結果を平均区間制御部２０２に伝える。

平均区間制御部２０２は、制御回数カウンタ１１１でカウントされた制御回数に基づいて、制御開始時点から制御回数が所定回数に至るまでは、受信パワ保存部１０５に保存された受信パワを平均化しないように受信パワ平均化部１１０を制御する。また、強度判定部２０１が所定の範囲内に入っていないと判定した一定期間の受信パワ値を平均化に用いないように受信パワ平均化部１１０を制御する。

図４は、平均区間制御部２０２の動作手順を説明するためのフロー図である。なお、平均区間制御部２０２の動作手順の一部は、平均区間制御部１１２の動作手順と同一であり、同一の手順についてはその説明を省略する。

平均区間制御部２０２は、制御回数カウンタ１１１でカウントされた制御回数が所定の回数（例えばＮ）より大きいか否か判断し（ＳＴ１０１０）、制御回数が所定の回数より大きい場合に、さらに、強度判定部２０１において、受信パワの強度が、Ａ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジを考慮した妥当な所定の範囲内に入っていると判定されているか確認（ＳＴ２０１０）してから、以降のＳＴ１０２０〜ＳＴ１０４０の処理に移る。

このように、本実施の形態によれば、強度判定部２０１は、受信パワの強度がＡ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジを考慮した妥当な所定の範囲内に入っているか否か判定し、平均区間制御部２０２は、ゲイン制御（ＡＧＣ）が行われた回数を考慮すると共に、強度判定部２０１の判定結果をも考慮して受信パワ平均化部１１０の平均区間を制御する。よって、Ａ／Ｄ変換後の信号強度が飽和することを防止でき、信号強度の測定精度を向上させることができる。また、これにより、受信性能の劣化を防止することができる。

なお、本実施の形態では、強度判定部２０１において行われる判定が、Ａ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジを考慮している場合、すなわち、強度判定部２０１において設定されている上記の所定の範囲が、Ａ／Ｄ変換部１０３のダイナミックレンジに基づいて設定されている場合を例にとって説明したが、この所定の範囲は、著しく強い雑音が受信された場合にこの受信信号を受信パワの平均区間から除外することを目的として設定された範囲であっても良い。

本発明に係る無線受信装置は、セルラ方式等を用いた移動体通信システムにおける通信端末装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置を提供することができる。

なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

本発明に係る無線受信装置および信号強度測定方法は、受信性能の劣化を防止する効果を有し、ＣＤＭＡ方式の受信装置の用途にも適用できる。

実施の形態１に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態１に係る平均区間制御部の動作手順を説明するためのフロー図 実施の形態２に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態２に係る平均区間制御部の動作手順を説明するためのフロー図 従来の信号強度測定方法の課題を説明するための図

符号の説明

１０１ ＲＦ部
１０２ ＧＣＡ
１０４ 受信パワ測定部
１０６ ゲイン算出部
１０７ 制御ゲイン更新部
１０８ ゲイン制御開始部
１１０ 受信パワ平均化部
１１１ 制御回数カウンタ
１１２ 平均区間制御部
２０１ 強度判定部
２０２ 平均区間制御部

Claims (6)

1. 受信された無線信号の強度を測定する測定手段と、
   前記強度に応じて前記無線信号の増幅処理を行う増幅手段と、
   前記強度を平均化する平均化手段と、
   前記増幅処理の回数を前記増幅処理の開始時点からカウントするカウンタと、
   カウントされた前記回数が所定回数より多くなった場合に、前記平均化手段に前記平均化を行わせる制御手段と、
   を具備することを特徴とする無線受信装置。
2. 受信された無線信号の強度を測定する測定手段と、
   前記強度に応じて前記無線信号の増幅処理を行う増幅手段と、
   前記強度を平均化する平均化手段と、
   前記強度が所定の範囲内であるか否か判定する判定手段と、
   前記増幅処理の開始時点から所定時間経過した後であって、かつ、前記強度が前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記平均化手段に前記平均化を行わせる制御手段と、
   を具備することを特徴とする無線受信装置。
3. 前記無線信号をディジタル信号に変換する変換手段をさらに具備し、
   前記所定の範囲は、前記変換手段のダイナミックレンジに基づいて設定される、
   ことを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線受信装置を具備することを特徴とする通信端末装置。
5. 受信装置において使用される信号強度測定方法であって、
   受信信号の強度を測定する測定ステップと、
   前記強度に応じて前記受信信号の増幅処理を行う増幅ステップと、
   前記増幅処理の回数を前記増幅処理の開始時点からカウントするカウントステップと、
   カウントされた前記回数が所定回数より多くなった場合に、前記強度を平均化する平均化ステップと、
   を具備することを特徴とする信号強度測定方法。
6. 受信装置において使用される信号強度測定方法であって、
   受信信号の強度を測定する測定ステップと、
   前記強度に応じて前記受信信号の増幅処理を行う増幅ステップと、
   前記強度が所定の範囲内であるか否か判定する判定ステップと、
   前記増幅処理の開始時点から所定時間経過した後であって、かつ、前記強度が前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記強度を平均化する平均化ステップと、
   を具備することを特徴とする信号強度測定方法。

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