JP4419545B2 - Ａｇｃ制御システム及びその制御方法並びにそれを用いた受信機 - Google Patents

Description

本発明はＡＧＣ制御システム及びその制御方法並びにそれを用いた受信機に関し、特にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）方式でかつダイレクトコンバージョン方式の受信機におけるＡＧＣ制御方式に関するものである。

近年、携帯電話機やその他の無線携帯端末の普及に伴って、無線機の小型化、低消費電力化、低価格化といった要求が高まりつつある。この様な要求を実施する無線受信方式の一つとして、ダイレクトコンバージョン方式がある（特許文献１〜４参照）。この種のダイレクトコンバージョン方式の受信機を携帯電話機の様な低電源で動作する無線機に使用する場合には、直流オフセット電圧を除去することが重要な課題となっており、このダイレクトコンバージョン方式固有の直流オフセット成分の除去については、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００２−１１１７６４号公報 特開２００３−１１０４４０号公報 特開２００３−２２４４８８号公報 特開平１０−３０８６８４号公報

上述した特許文献１に開示の直流オフセット成分の除去方法では、フィルタを用いるために、フィルタの時定数に起因する時間が必要となるので、受信信号に不安定期間、すなわちノイズ発生期間が生ずることになる。この不安定期間（ノイズ発生期間）が信号に与える影響をできるだけ抑えることが必要になる。

受信機では、ＡＧＣ制御方式を用いて、増幅器のゲインを切替えるようになっているのが一般的であるが、このゲイン切替え時に、直流オフセット成分の除去機能が動作して、前述した不安定期間が生ずることになる。特に、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Sequence-Code Division Multiple Access:直流拡散符号分割多元接続）方式の通信システムでは、データに対して広帯域の拡散符号にて帯域拡散を施しており、よって常時情報が送出されるようになっているために、受信ＲＦデータに時間的な間隙は何等存在しない。その結果、上述した受信信号における不安定期間は、受信性能の劣化を招来することになる。

更に、この不安定な受信状態が、受信信号のタイムスロット（以下、単にスロット：ｓｌｏｔと称す）単位で、周期的にスロット内の同一タイミング、または特定位置で発生すると、受信性能の劣化は顕著になる。

本発明の目的は、ＡＧＣのゲイン更新タイミングによる受信信号の不安定期間が当該受信信号に与える影響をできるだけ抑制するようにしたダイレクトコンバージョン受信機及びそのＡＧＣ制御方式を提供することである。

本発明によるＡＧＣ制御システムは、ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすようにしたＡＧＣ制御システムであって、
各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルと、
スロット内における現在のタイミング位置を検出する手段と、
前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成する手段とを含み、
前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を格納したことを特徴とする。

本発明によるＡＧＣ制御方法は、ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすよう制御するＡＧＣ制御方法であって、
各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルを設けておき、
各スロット内における現在のタイミング位置を検出するステップと、
前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成するステップとを含み、
前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報が格納されていることを特徴とする。

本発明による受信機は、上記のＡＧＣ制御システムを含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすよう制御するＡＧＣ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルを設けておき、
各スロット内における現在のタイミング位置を検出する処理と、
前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成する処理とを含み、
前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報が格納されていることを特徴とする。

本発明の作用を述べる。受信信号のスロット内においてＡＧＣゲイン更新タイミングを毎回ずらすことにより、ＡＧＣゲイン更新に伴うダイレクトコンバージョン固有の直流成分に起因するノイズによる影響を分散して軽減するようにする。特に、受信信号のスロットの各々には、符号訂正能力が大なる情報部分と、それより小なる符号訂正能力を有する情報部分とが含まれている場合（ＣＤＭＡ方式）、符号訂正能力が大なる情報部分でＡＧＣゲイン更新タイミングをずらしつつ生成することで、ノイズの影響がより軽減される。また、ＡＧＣゲイン更新タイミングのずらし量としては、受信信号の一シンボルより大なる量とすることにより、ＡＧＣゲイン更新に伴うノイズの影響が、更に軽減される。

本発明によれば、ＡＧＣゲインを設定するタイミングを、受信信号のスロット構造上において、毎回ずらすことにより、ダイレクトコンバージョン方式特有の直流成分による受信信号の不安定期間が発生する部分をずらして、それが受信信号に与える影響をできるだけ小さくすることができ、よって信号の誤り率の改善が可能となるという効果がある。

以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態を示すブロック図である。図１を参照すると、アンテナ１から入力された無線受信信号は、ダイレクトコンバージョン受信部２へ入力される。このダイレクトコンバージョン受信部２は、高周波増幅器２１、直交ミキサ２２ａ、２２ｂ、局部発振器２３、９０度移相器２４、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２５ａ、２５ｂ、基底帯域増幅器２６ａ、２６ｂ及びゲイン制御器２７により構成されている。この様なダイレクトコンバージョン受信部２の動作については、特許文献４等に詳述されており、周知であるので、ここでは説明を省略する。

このダイレクトコンバージョン受信部２から出力されたＩＱ信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３ａ、３ｂへ入力されてＡ／Ｄ変換される。これ等Ａ／Ｄ変換後の出力はデジタルデータとなって図示せぬデジタル信号処理部へ入力されると共に、ＡＧＣのための電力計算部４へも入力される。電力計算部４で算出された電力値は、ＡＧＣゲイン計算部５へ入力されダイレクトコンバージョン受信部２での増幅器のゲイン計算が行われる。

この計算されたゲイン値はゲインラッチ部６にてラッチされる。ゲインラッチ部６は、タイミング生成部７からＡＧＣゲイン更新タイミング信号が入力されるまで、そのゲイン値をラッチする。タイミング生成部７からこのタイミング信号が入力されると、そのタイミングで、ラッチされていたゲイン値がダイレクトコンバージョン受信部２のゲイン制御器２７へ入力されて、ＡＧＣゲインの更新がなされる。

図２は本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。電力計算部４において、受信電力の計算が行われ（ステップＳ１）、この受信電力値に基づいて、ＡＧＣゲイン計算部５において、ダイレクトコンバージョン受信部２のＡＧＣゲインが求められる（ステップＳ２）。こうして得られたＡＧＣゲインはゲインラッチ部６にてラッチされ一時保持される（ステップＳ３）。

そして、タイミング生成部７において、ＡＧＣゲインの更新タイミングになったかどうかが判定され（ステップＳ４）、更新タイミングであれば、タイミング生成部７からＡＧＣゲイン更新タイミング信号が生成されて、ゲインラッチ部６からラッチされているＡＧＣゲインが読出されることにより、ＡＧＣゲインの更新が行われることになるのである（ステップＳ５）。ＡＧＣゲインの更新が行われた後は、再びステップＳ１へ戻り、同じ動作が繰り返される。

図３は図１におけるタイミング生成部７の機能ブロック図であり、制御部７１と、カウンタ７２と、ＡＧＣゲイン更新タイミング生成用のテーブル７３とを有している。制御部７１は、図示せぬデジタル信号処理部からの受信信号スロット構造及びスロット境界タイミングの各情報を入力とし、カウンタ７２及びテーブル７３の制御を行う。カウンタ７２は、制御部７１の制御のもとに、スロット境界タイミングをトリガとして、受信データに同期したクロックＣＬＫを計数する。よって、このカウンタ７２の出力は各スロット内における現在のタイミング位置を示すことになる。

ここで、テーブル７３は、受信信号の各スロット構造とＡＧＣゲイン更新タイミング情報との組合せテーブルであり、制御部７１は入力されたスロット構造情報と、カウンタ７２の各スロット内における現在のタイミング位置情報とから、各スロット毎のＡＧＣゲイン更新のタイミングをテーブル７３から読出して、ＡＧＣゲイン更新タイミングとして導出する。

ここで、図４を参照すると、３ＧＰＰ（Third Generation Pertnership Project）により規定された下りＤＰＣＨ（Dedicated Physical Channel）のスロット及びフレーム構造を示しており、１フレームは１５スロットからなり、各スロットは、ＤＰＤＣＨ（Dedicated Physical Data Channnel）とＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）とからなる。ＤＰＣＣＨは電力制御情報であるＴＰＣ（Transmission Power Control）と、フィードバック情報であるＴＦＣＨ（Transport Format Combination Indicator）と、パイロット信号であるＰｉｌｏｔとからなっている。

従って、タイミング生成部７においては、スロット境界タイミング及び図４のスロット構造の各情報を基に、カウンタ７２を用いて、各スロット内での現在のタイミングを計算し、テーブル７３を参照して、各スロット毎に、例えば、図５に示すタイミングｔ１〜ｔ４のタイミングになった時点で、ＡＧＣゲイン更新タイミングを制御部７１から出力するものである。

この場合、テーブル７３には、各スロット毎に、図５に示す如き、スロット境界を基準とした各タイミング位置（ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４等）の情報を格納しておき、カウンタ７２をスロット境界をトリガとしてクロック計数を開始させ、この計数値がスロット構造（例えばスロット番号）に夫々対応した格納タイミング位置の情報に合致したときに、制御部７１より、そのときのスロットＡＧＣ更新タイミング信号を出力するようにするのである。

図５に示したように、各スロット毎に、スロット内でのＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすのは、スロット単位で同じＷ−ＣＤＭＡのシンボル位置でＡＧＣゲインの更新がなされることを防ぐためであり、よってこのスロット毎におけるＡＧＣゲイン更新タイミングのずらし量は、一シンボル相当期間より大とする必要がある。このように、シンボル単位で各々のＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすには、上述した如く、スロット構造とＡＧＣゲイン更新タイミングの組合せテーブル７３を用いることにより、容易に実現できる。

また、ＡＧＣゲイン更新タイミングは、図６に示す如く、「更新（ｕｐｄａｔｅ）タイミング待ち」として示した期間で吸収することができる。なお、図６は、この「更新（ｕｐｄａｔａ）タイミング待ち」の期間と、「パワー計算」及び「ゲイン計算」の各期間との関係を示したものである。

図５に示した如く、ＡＧＣゲイン更新タイミングを、各スロット内のデータ部分（ＤＰＤＣＨ）としているが、その理由は、以下の如くである。３ＧＰＰのＩＭＴ−２０００で採用されている下りＤＰＣＨにおいて、ＤＰＣＣＨ部分は誤り訂正を行っておらず、外乱に弱くまた、ＤＰＤＣＨ部分については、スロット構造単位で畳み込み符号訂正処理を行っており、スロット構造の特定位置（つまり、スロット毎に同じ位置）において、毎回ＡＧＣゲイン更新による不安定期間がかかった場合には、特性が大幅に劣化することになる。そのために、誤り訂正処理が行われるＤＰＤＣＨ部分においてのみＡＧＣゲイン更新タイミングとし、かつ各スロット毎にそのタイミングを、一シンボル相当期間より大なる期間ずらすように制御しているのである。

図７はＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の他の例を示す図である。図５の例では、ＤＰＤＣＨのＤａｔａ２の部分のみでＡＧＣゲイン更新タイミングをずらしているが、図７の例では、Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２の部分で、ＡＧＣゲイン更新タイミングをずらしている。図８〜図１０はＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の更に他の例を、それぞれ示す図である。先の図５や図７の例では１スロット毎に、ＡＧＣゲイン更新タイミングをそれぞれずらして設定をしているが、図８や図９では、２スロット毎に、ＡＧＣゲイン更新タイミングをそれぞれずらして設定している例である。１スロット毎や２スロット毎に限らず、例えば、１フレームを構成する１５スロット毎にＡＧＣゲイン更新タイミングをそれぞれずらして設定するようにしても良い。

また、図５や図７の例では、１つのＡＧＣゲイン更新タイミングから次の更新タイミングまでの期間を、１スロットよりも長い期間としているが、１スロットよりも短い期間としたものであり、これ等ＡＧＣゲイン更新タイミングの制御は種々の変形が可能であることは明らかである。更に、図１に示したタイミング生成部７は、図３に示す如く、ハードウェエア構成としても良いが、予め動作手順をプログラムとしてＲＯＭ等に記録しておき、これをＣＰＵ（コンピュータ）により読み取らせて実行するようにすることができることは勿論である。

本発明の実施の形態の全体構成図である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 図１のタイミング生成部の機能ブロック図である。 ３ＧＰＰの規定に準拠した下りＤＰＣＨのスロット及びフレーム構造を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の一例を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミング調整位置を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の他の例を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の更に他の例を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の別の例を示す図である。 ＡＧＣゲイン更新タイミングの遷移の更に別の例を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ ダイレクトコンバージョン受信部
３ａ，３ｂ Ａ／Ｄ変換器
４ 電力計算部
５ ＡＧＣゲイン計算部
６ ゲインラッチ部
７ タイミング生成部
２１ 高周波増幅器
２２ａ，２２ｂ ミキサ
２４ ９０度移相器
２５ａ，２５ｂ ＬＰＦ
２６ａ，２６ｂ 基底帯域増幅器
２７ ゲイン制御部
７１ 制御部
７２ カウンタ
７３ テーブル

Claims (6)

1. ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすようにしたＡＧＣ制御システムであって、
   各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルと、
   スロット内における現在のタイミング位置を検出する手段と、
   前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成する手段とを含み、
   前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
   前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を格納したことを特徴とするＡＧＣ制御システム。
2. 前記受信信号のスロットの各々には、所定の符号訂正能力を有する第一の情報部分と、それより小なる符号訂正能力を有する第二の情報部分とが含まれており、
   前記第一の情報部分で、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングが生成されるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を格納したことを特徴とする請求項１記載のＡＧＣ制御システム。
3. 請求項１または２記載のＡＧＣ制御システムを含むことを特徴とする受信機。
4. ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすよう制御するＡＧＣ制御方法であって、
   各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルを設けておき、
   各スロット内における現在のタイミング位置を検出するステップと、
   前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成するステップとを含み、
   前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
   前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報が格納されていることを特徴とするＡＧＣ制御方法。
5. 前記受信信号のスロットの各々には、所定の符号訂正能力を有する第一の情報部分と、それより小なる符号訂正能力を有する第二の情報部分とが含まれており、
   前記第一の情報部分で、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングが生成されるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報が格納さてれいることを特徴とする請求項４記載のＡＧＣ制御方法。
6. ダイレクトコンバージョン方式の受信機において、受信信号のスロット構造上におけるＡＧＣゲイン更新タイミングをずらすよう制御するＡＧＣ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   各スロット毎または数スロット毎に、スロット境界を基準としたＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報を予め格納したテーブルを設けておき、
   各スロット内における現在のタイミング位置を検出する処理と、
   前記現在のタイミング位置が前記テーブル内のＡＧＣゲイン更新タイミング位置と一致したとき、前記ＡＧＣゲイン更新タイミングを生成する処理とを含み、
   前記受信信号はＣＤＭＡ方式のスロット構造を有しており、
   前記ＡＧＣゲイン更新タイミングのずれ量が、ＣＤＭＡ方式の一受信シンボル相当期間より大になるように、前記テーブル内にＡＧＣゲイン更新タイミング位置の情報が格納されていることを特徴とするコンピュータ読取り可能なプログラム。

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