JP4644823B2 - 自動利得制御回路 - Google Patents
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Description
本発明は、ディジタル無線受信装置において平均受信信号パワーが一定になるように制御する自動利得制御回路に関する。
図９は、ディジタル無線受信装置の従来の構成例を示す。
図において、アンテナ１１に受信する無線信号は、ＬＮＡ（低雑音増幅器）１２、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３を介して中間周波数信号に変換された後にＩＦＡ（中間周波数増幅器）１４で増幅され、直交検波器１５で直交検波により水平成分のベースバンドＩ信号および直交成分のベースバンドＱ信号に変換される。このベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１６−１，１６−２でそれぞれディジタル信号に変換して復調部１７に入力され、同期処理、復調処理、誤り訂正処理などが行われる。一方、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号は分岐してＡＧＣ（自動利得制御）回路１８に入力され、平均化部１８０で受信信号パワーの平均値を算出し、制御部１８６でこの平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する自動利得制御が行われる。
図において、アンテナ１１に受信する無線信号は、ＬＮＡ（低雑音増幅器）１２、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３を介して中間周波数信号に変換された後にＩＦＡ（中間周波数増幅器）１４で増幅され、直交検波器１５で直交検波により水平成分のベースバンドＩ信号および直交成分のベースバンドＱ信号に変換される。このベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１６−１，１６−２でそれぞれディジタル信号に変換して復調部１７に入力され、同期処理、復調処理、誤り訂正処理などが行われる。一方、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号は分岐してＡＧＣ（自動利得制御）回路１８に入力され、平均化部１８０で受信信号パワーの平均値を算出し、制御部１８６でこの平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する自動利得制御が行われる。
図１０は、従来のＡＧＣ回路１８における平均化部１８０の構成例を示す。
図において、ベースバンドＩ信号は、絶対値演算部１８１−１および二乗演算部１８２−１を介して、ベースバンドＱ信号は、絶対値演算部１８１−２および二乗演算部１８２−２を介して、それぞれの信号パワー｜Ｉ2 ｜，｜Ｑ2 ｜が算出され、さらに加算部１８３を介して受信信号パワー｜Ｉ2 ＋Ｑ2 ｜が算出される。この受信信号パワーは、累積加算部１８４および除算部１８５を介して受信信号パワーの平均値が算出される。以上の構成からなる平均化部１８０で算出された平均受信信号パワーは制御部１８６に入力され、制御部１８６は平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する制御信号を出力する。
西村芳一、「無線によるデータ変復調技術」、ＣＱ出版、ISBN：4-7898-3349-6
図において、ベースバンドＩ信号は、絶対値演算部１８１−１および二乗演算部１８２−１を介して、ベースバンドＱ信号は、絶対値演算部１８１−２および二乗演算部１８２−２を介して、それぞれの信号パワー｜Ｉ2 ｜，｜Ｑ2 ｜が算出され、さらに加算部１８３を介して受信信号パワー｜Ｉ2 ＋Ｑ2 ｜が算出される。この受信信号パワーは、累積加算部１８４および除算部１８５を介して受信信号パワーの平均値が算出される。以上の構成からなる平均化部１８０で算出された平均受信信号パワーは制御部１８６に入力され、制御部１８６は平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する制御信号を出力する。
西村芳一、「無線によるデータ変復調技術」、ＣＱ出版、ISBN：4-7898-3349-6
従来のＡＧＣ回路１８では、平均受信信号パワーを算出するのに、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号のそれぞれの信号パワー｜Ｉ2 ｜，｜Ｑ2 ｜を算出し、加算して平均化処理を行う構成であった。そのために、絶対値演算部１８１および二乗演算部１８２が２系統必要になり、さらに受信信号パワー｜Ｉ2 ＋Ｑ2 ｜を算出する加算部１８３が必要になっていた。また、受信信号パワー｜Ｉ2 ＋Ｑ2 ｜を算出中は、Ｉ信号およびＱ信号にそれぞれ対応するＡ／Ｄ変換器１６−１，１６−２も同時に動作していた。
ところで、ベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号のどちらか一方を使用し、ＡＧＣに必要な平均受信信号パワーを算出することができればＡＧＣ回路自体の構成が簡単になり、またそのとき使用しないＡ／Ｄ変換器を停止させることにより、ディジタル無線受信装置における消費電力の低減を図ることができる。
本発明は、回路構成を簡単にできるとともに、ディジタル無線受信装置の消費電力を低減することができる自動利得制御回路を提供することを目的とする。
第１の発明は、利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、ベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方を入力し、その平均受信信号パワーを算出する平均化部と、平均化部で算出された平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御するとともに、平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御している間だけ、平均化部に入力しない他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部とを備える。
第２の発明は、利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を入力し、その一方のベースバンド信号を選択する選択回路と、選択回路で選択された一方のベースバンド信号を入力し、その平均受信信号パワーを算出する平均化部と、平均化部で算出された平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御するとともに、平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御している間だけ、選択回路で選択されなかった他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部とを備える。
第１の発明および第２の発明において、平均化部は、外部から設定されるサンプル数に応じたピーク検出周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である。
第１の発明および第２の発明において、平均化部は、復調部の周波数誤差検出器から入力する周波数誤差情報に対応するピーク発生周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である。
第１の発明および第２の発明において、平均化部は、入力する一方のベースバンド信号から周波数誤差を検出する周波数誤差検出部を備え、その周波数誤差情報に対応するピーク発生周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である。
第２の発明において、選択回路は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、各サンプルデータごとに受信レベルの大小を判定して所定のサンプル数で「大」と判定されたサンプル数が大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの総和を比較して受信レベルの総和の大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの最大値を比較して受信レベルの最大値の大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの平均値を比較して受信レベルの平均値の大きい方のベースバンド信号を選択する構成である。
第２の発明において、選択回路は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を所定数のサンプルずつ交互に入力して所定数のサンプルデータの受信レベルを交互に計測し、それぞれの総和を比較して受信レベルの総和の大きい方、あるいはそれぞれの最大値を比較して受信レベルの最大値の大きい方、あるいはそれぞれの平均値を比較して受信レベルの平均値の大きい方のベースバンド信号を選択する構成である。
第３の発明は、利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号のうち一方のベースバンド信号を入力し、その周波数誤差情報に対応するピーク発生周期および最小値発生周期を出力する周波数誤差検出部と、ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を入力し、周波数誤差検出部から最小値発生周期を入力し、最小値発生周期のタイミング以外で一方のベースバンド信号を出力し、最小値発生周期のタイミングで他方のベースバンド信号を出力する選択回路と、選択回路を介して一方のベースバンド信号または他方のベースバンド信号を入力し、周波数誤差検出部からピーク発生周期および最小値発生周期を入力し、ピーク発生周期で一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、最小値発生周期で他方のベースバンド信号のピーク値を検出し、それらのピーク値から平均受信信号パワーを算出する平均化部と、平均化部から平均受信信号パワーを入力し、周波数誤差検出部からピーク発生周期を入力し、平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御するとともに、平均受信信号パワーが一定になるように増幅器の利得を制御している間でかつピーク発生周期ごとに他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部とを備える。
また、ディジタル無線受信装置は、受信信号を中間周波数信号に変換する中間周波数変換器を含み、制御部は、中間周波数変換器のクロック周波数を制御する機能を付加し、受信信号の周波数誤差が小さい場合に中間周波数変換器で使用するクロック周波数を切り換える構成としてもよい。
本発明の自動利得制御回路は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号のいずれかのピーク値をモニタして平均受信信号パワーを検出し、自動利得制御に供することができるので、信号パワーの検出系を１系統にして回路構成を簡単にすることができる。また、自動利得制御中はモニタしない系統のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させることにより、ディジタル無線受信装置の消費電力の低減を図ることができる。
（ＡＧＣ回路の第１の実施形態）
図１は、本発明のＡＧＣ回路の第１の実施形態を示す。ここに示すディジタル無線受信装置のＬＮＡ（低雑音増幅器）１２、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３、ＩＦＡ（中間周波数増幅器）１４、直交検波器１５、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１６−１，１６−２および復調部１７は、図９に示す従来のものと同様の機能を有する。
図１は、本発明のＡＧＣ回路の第１の実施形態を示す。ここに示すディジタル無線受信装置のＬＮＡ（低雑音増幅器）１２、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３、ＩＦＡ（中間周波数増幅器）１４、直交検波器１５、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１６−１，１６−２および復調部１７は、図９に示す従来のものと同様の機能を有する。
ここで、本実施形態のＡＧＣ回路２０Ａは、平均化部２００および制御部２１０により構成される。平均化部２００は、ベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号のどちらか一方を入力し、ＡＧＣに必要な平均受信信号パワーを算出する。制御部２１０は、平均化部２００で算出された平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する制御信号を出力するとともに、その制御中にＡ／Ｄ変換器１６−１，１６−２の一方の動作を停止させる制御を行う。なお、以下の説明では、ベースバンドＩ信号の受信信号パワーをモニタし、動作を停止させるＡ／Ｄ変換器はベースバンドＱ信号を出力するＡ／Ｄ変換器１６−２とするが、ベースバンドＱ信号をモニタする構成に入れ替えても同様である。
（ＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第１の構成例）
図２は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第１の構成例を示す。
図２は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第１の構成例を示す。
図２(1) において、平均化部２００は、ピーク検出部２０１、絶対値演算部２０２、二乗演算部２０３、累積加算部２０４および除算部２０５により構成される。ピーク検出部２０１は、外部から設定されるサンプル数に応じて、そのサンプル数ごとのベースバンドＩ信号のピーク値を検出する。サンプル数は、ディジタル無線受信装置で使用する基準周波数発生器の誤差から算出する。または、１シンボルを基準にオーバーサンプリングする値を使用する。絶対値演算部２０２および二乗演算部２０３は、ピーク検出部２０１で検出されるベースバンドＩ信号のピーク値の受信信号パワー｜Ｉ2 ｜を算出し、累積加算部２０４および除算部２０５は受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の平均値を算出する。ベースバンドＩ信号とそのピーク値と受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の関係を図２(2) に示す。黒点はサンプル数ごとのピーク値を示す。
制御部２１０は、ベースバンドＩ信号の平均受信信号パワー｜Ｉ2 ｜が一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御する制御信号を出力するとともに、平均受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の算出中と、ＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の制御中は、ベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させる。これにより、ＡＧＣ回路２０Ａは、ベースバンドＱ信号の受信信号パワー｜Ｑ2 ｜を算出する系統が不要になって構成が簡単になるとともに、ベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作停止により消費電力を低減させることができる。
（ＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第２の構成例）
図３は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第２の構成例を示す。
図３は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第２の構成例を示す。
図３(1) において、平均化部２００は、ピーク検出部２０１、絶対値演算部２０２、二乗演算部２０３、累積加算部２０４および除算部２０５により構成される。ピーク検出部２０１は、復調部１７の周波数誤差検出器１７１からピーク発生周期（周波数誤差）情報を入力し、その１周期ごとのベースバンドＩ信号のピーク値を検出する。絶対値演算部２０２および二乗演算部２０３は、ピーク検出部２０１で検出されるベースバンドＩ信号のピーク値の受信信号パワー｜Ｉ2 ｜を算出し、累積加算部２０４および除算部２０５は受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の平均値を算出する。ベースバンドＩ信号とそのピーク値と受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の関係を図３(2) に示す。黒点はピーク発生周期ごとのピーク値を示す。
制御部２１０の動作および作用・効果は第１の構成例と同様である。ただし、復調部１７の周波数誤差検出器１７１で受信データ（Ｉ信号およびＱ信号）から周波数誤差を検出するまではＡ／Ｄ変換器１６−１，１６−２を動作させる。ピーク検出部２０１がその周波数誤差情報に基づいて、ベースバンドＩ信号のピーク値の受信信号パワー｜Ｉ2 ｜を検出することにより、第１の構成例と同様にベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させながらＡＧＣ動作を開始することになる。なお、周波数誤差情報はピーク発生周期に対応しており、第１の構成例に比べて正確にピーク検出が可能となる。
（ＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第３の構成例）
図４は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第３の構成例を示す。本実施形態の特徴は、平均化部２００に、ベースバンドＩ信号のピーク発生周期（周波数誤差）を検出するための周波数誤差検出器２０６を備えるところにある。したがって、第２の構成例と異なり、周波数誤差検出中もベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させることができる。その他の動作および作用・効果は第２の構成例と同様である。また、周波数誤差検出器２０６で検出された周波数誤差情報により受信データの周波数補正制御（ＡＦＣ）を行う周波数補正回路２０７を備えてもよい。
図４は、第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａにおける平均化部２００の第３の構成例を示す。本実施形態の特徴は、平均化部２００に、ベースバンドＩ信号のピーク発生周期（周波数誤差）を検出するための周波数誤差検出器２０６を備えるところにある。したがって、第２の構成例と異なり、周波数誤差検出中もベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させることができる。その他の動作および作用・効果は第２の構成例と同様である。また、周波数誤差検出器２０６で検出された周波数誤差情報により受信データの周波数補正制御（ＡＦＣ）を行う周波数補正回路２０７を備えてもよい。
（ＡＧＣ回路の第２の実施形態）
図５は、本発明のＡＧＣ回路の第２の実施形態を示す。本実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂは、平均化部２００に入力するベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号を選択する選択回路２２０を備えたことを特徴とする。なお、選択回路２２０で選択されたベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号を入力する平均化部２００の構成は、図２〜図４に示す第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａの平均化部２００の各構成例が対応し、制御部２１０は次の制御動作を除いて第１の実施形態と同様である。
図５は、本発明のＡＧＣ回路の第２の実施形態を示す。本実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂは、平均化部２００に入力するベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号を選択する選択回路２２０を備えたことを特徴とする。なお、選択回路２２０で選択されたベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号を入力する平均化部２００の構成は、図２〜図４に示す第１の実施形態のＡＧＣ回路２０Ａの平均化部２００の各構成例が対応し、制御部２１０は次の制御動作を除いて第１の実施形態と同様である。
第１の実施形態は、予めベースバンドＩ信号の受信信号パワーをモニタする例を示し、制御部２１０が動作停止するＡ／Ｄ変換器はベースバンドＱ信号を出力するＡ／Ｄ変換器１６−２としていたが、本実施形態の制御部２１０は選択回路２２０から選択情報を取得し、ベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号のうち非選択となった側のＡ／Ｄ変換器を動作停止とする。
（ＡＧＣ回路２０Ｂにおける選択回路２２０の構成例）
図６は、第２の実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂにおける選択回路２２０の構成例を示す。 図６(1) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、各サンプルデータごとに受信レベルを比較して大小を判定し、所定のサンプル数で「大」と判定されたサンプル数が大きい方の受信データを選択する構成である。
図６は、第２の実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂにおける選択回路２２０の構成例を示す。 図６(1) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、各サンプルデータごとに受信レベルを比較して大小を判定し、所定のサンプル数で「大」と判定されたサンプル数が大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(2) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルの総和を比較し、受信レベルの総和の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(3) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルの最大値を比較し、受信レベルの最大値の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(4) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルの平均値を比較し、受信レベルの平均値の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(5) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を所定数のサンプルずつ交互に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルを交互に計測してそれぞれの総和を比較し、受信レベルの総和の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(6) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を所定数のサンプルずつ交互に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルを交互に計測してそれぞれの最大値を比較し、受信レベルの最大値の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(7) に示す選択回路２２０は、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を所定数のサンプルずつ交互に入力し、所定数のサンプルデータの受信レベルを交互に計測してそれぞれの平均値を比較し、受信レベルの平均値の大きい方の受信データを選択する構成である。
図６(5) 〜(7) に示す選択回路２２０では、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号の受信レベルを交互に計測するため、その計測に要する回路を２系統備える必要がなくなり、図６(1) 〜(4) に示す選択回路２２０に比べて消費電力を低減することができる。
（ＡＧＣ回路の第３の実施形態）
図７は、本発明のＡＧＣ回路の第３の実施形態を示す。第２の実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂは、受信レベルを比較してベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方を選択して平均受信信号パワーを算出するとともに、非選択側のＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う構成であった。本実施形態のＡＧＣ回路２０Ｃは、通常はベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、その一方のベースバンド信号の最小値発生周期で他方のベースバンド信号のピーク値を検出し、各ピーク値から平均受信信号パワーを算出するとともに、一方のベースバンド信号のピーク発生周期で他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行うことを特徴とする。
図７は、本発明のＡＧＣ回路の第３の実施形態を示す。第２の実施形態のＡＧＣ回路２０Ｂは、受信レベルを比較してベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方を選択して平均受信信号パワーを算出するとともに、非選択側のＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う構成であった。本実施形態のＡＧＣ回路２０Ｃは、通常はベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、その一方のベースバンド信号の最小値発生周期で他方のベースバンド信号のピーク値を検出し、各ピーク値から平均受信信号パワーを算出するとともに、一方のベースバンド信号のピーク発生周期で他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行うことを特徴とする。
図７において、ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を入力する選択回路２４０は、通常は例えばベースバンドＩ信号を選択して平均化部２３０に出力する。一方、周波数誤差検出部２０６は、ベースバンドＩ信号の周波数誤差を検出してピーク発生周期および最小値発生周期を検出する。選択回路２４０は、ベースバンドＩ信号の最小値発生周期でベースバンドＱ信号を平均化部２３０に出力する。平均化部２３０は、ベースバンドＩ信号のピーク発生周期および最小値発生周期で、選択回路２４０を介して入力するベースバンドＩ信号のピーク値およびベースバンドＱ信号のピーク値を検出し、各ピーク値から平均受信信号パワーを算出する。制御部２５０は、その平均受信信号パワーが一定になるようにＬＮＡ１２およびＩＦＡ１４の利得を制御するとともに、その制御中にベースバンドＩ信号のピーク発生周期で、ベースバンドＱ信号を出力するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させる制御を行う。
なお、周波数誤差検出部２０６は、ベースバンドＩ信号のピーク発生周期および最小値発生周期を検出した後は、ベースバンドＩ信号の周波数誤差検出を停止しても、選択回路２４０、平均化部２３０および制御部２５０は、そのピーク発生周期および最小値発生周期を維持する構成としてもよい。
以下、図７および図８を参照して第３の実施形態のＡＧＣ回路２０Ｃの平均化部２３０の構成および動作例について説明する。図８(1) において、平均化部２３０は、ピーク検出部２０１、絶対値演算部２０２、二乗演算部２０３、累積加算部２０４および除算部２０５により構成される。ピーク検出部２０１には、まず選択回路２４０の選択によりベースバンドＩ信号が入力され、周波数誤差検出部２０６には常時、ベースバンドＩ信号が入力されるものとする。周波数誤差検出器２０６は、ベースバンドＩ信号の周波数誤差情報に基づきピーク発生周期および最小値発生周期を出力し、選択回路２４０はこの最小値発生周期ごとにベースバンドＩ信号からベースバンドＱ信号に切り換えて出力する。また、制御部２５０は、このピーク発生周期ごとにベースバンドＱ信号に対応するＡ／Ｄ変換器１６−２の動作を停止させる。すなわち、Ａ／Ｄ変換器１６−２は、ベースバンドＩ信号の最小値発生周期ごとに動作してベースバンドＱ信号を出力し、選択回路２４０を介してピーク検出部２０１に入力される。
ピーク検出部２０１は、周波数誤差検出器２０６からピーク発生周期および最小値発生周期を入力し、ピーク発生周期ごとにベースバンドＩ信号のピーク値を検出し、最小値発生周期ごとにベースバンドＱ信号のピーク値を検出する。絶対値演算部２０２および二乗演算部２０３は、ピーク検出部２０１で検出されるベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号のピーク値から、ベースバンドＩ信号の受信信号パワー｜Ｉ2 ｜として算出し、累積加算部２０４および除算部２０５は受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の平均値を算出する。ベースバンドＩ信号（実線）およびベースバンドＱ信号（破線）とそのピーク値と受信信号パワー｜Ｉ2 ｜の関係を図８(2) に示す。黒点はベースバンドＩ信号のピーク発生周期ごとのピーク値およびベースバンドＩ信号の最小値周期発生周期ごとのベースバンドＱ信号のピーク値を示す。
（ＡＧＣ回路の他の実施形態）
図１，図５，図７に示すＡＧＣ回路の各実施形態で、周波数誤差検出によるピーク発生周期を利用する構成において、制御部２１０に、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３のクロック周波数を制御する機能を付加し、受信信号の周波数誤差が小さい場合にＭＩＸ１３で使用するクロック周波数を切り換えるようにしてもよい。これにより、周波数誤差が非常に小さい場合にピーク検出を容易にすることができる。
図１，図５，図７に示すＡＧＣ回路の各実施形態で、周波数誤差検出によるピーク発生周期を利用する構成において、制御部２１０に、ＭＩＸ（中間周波数変換器）１３のクロック周波数を制御する機能を付加し、受信信号の周波数誤差が小さい場合にＭＩＸ１３で使用するクロック周波数を切り換えるようにしてもよい。これにより、周波数誤差が非常に小さい場合にピーク検出を容易にすることができる。
１１ アンテナ
１２ ＬＮＡ（低雑音増幅器）
１３ ＭＩＸ（中間周波数変換器）
１４ ＩＦＡ（中間周波数増幅器）
１５ 直交検波器
１６−１，１６−２ Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器
１７ 復調部
１７１ 周波数誤差検出部
１８，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ＡＧＣ（自動利得制御）回路
２００，２３０ 平均化部
２０１ ピーク検出部
２０２ 絶対値演算部
２０３ 二乗演算部
２０４ 累積加算部
２０５ 除算部
２０６ 周波数誤差検出部
２０７ 周波数補正回路
２１０，２５０ 制御部
２２０，２４０ 選択回路
１２ ＬＮＡ（低雑音増幅器）
１３ ＭＩＸ（中間周波数変換器）
１４ ＩＦＡ（中間周波数増幅器）
１５ 直交検波器
１６−１，１６−２ Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器
１７ 復調部
１７１ 周波数誤差検出部
１８，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ＡＧＣ（自動利得制御）回路
２００，２３０ 平均化部
２０１ ピーク検出部
２０２ 絶対値演算部
２０３ 二乗演算部
２０４ 累積加算部
２０５ 除算部
２０６ 周波数誤差検出部
２０７ 周波数補正回路
２１０，２５０ 制御部
２２０，２４０ 選択回路
Claims (9)
- 利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、
前記ベースバンドＩ信号またはベースバンドＱ信号の一方を入力し、その平均受信信号パワーを算出する平均化部と、
前記平均化部で算出された平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御するとともに、前記平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御している間だけ、前記平均化部に入力しない他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部と
を備えたことを特徴とする自動利得制御回路。 - 利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、
前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を入力し、その一方のベースバンド信号を選択する選択回路と、
前記選択回路で選択された一方のベースバンド信号を入力し、その平均受信信号パワーを算出する平均化部と、
前記平均化部で算出された平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御するとともに、前記平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御している間だけ、前記選択回路で選択されなかった他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部と
を備えたことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項１または請求項２に記載の自動利得制御回路において、
前記平均化部は、外部から設定されるサンプル数に応じたピーク検出周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項１または請求項２に記載の自動利得制御回路において、
前記平均化部は、前記復調部の周波数誤差検出器から入力する周波数誤差情報に対応するピーク発生周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項１または請求項２に記載の自動利得制御回路において、
前記平均化部は、入力する一方のベースバンド信号から周波数誤差を検出する周波数誤差検出部を備え、その周波数誤差情報に対応するピーク発生周期で、入力する一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、そのピーク値から平均受信信号パワーを算出する構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項２に記載の自動利得制御回路において、
前記選択回路は、前記ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を同時に入力し、各サンプルデータごとに受信レベルの大小を判定して所定のサンプル数で「大」と判定されたサンプル数が大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの総和を比較して受信レベルの総和の大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの最大値を比較して受信レベルの最大値の大きい方、あるいは所定数のサンプルデータの受信レベルの平均値を比較して受信レベルの平均値の大きい方のベースバンド信号を選択する構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項２に記載の自動利得制御回路において、
前記選択回路は、前記ベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を所定数のサンプルずつ交互に入力して所定数のサンプルデータの受信レベルを交互に計測し、それぞれの総和を比較して受信レベルの総和の大きい方、あるいはそれぞれの最大値を比較して受信レベルの最大値の大きい方、あるいはそれぞれの平均値を比較して受信レベルの平均値の大きい方のベースバンド信号を選択する構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。 - 利得の制御が可能な増幅器を介して受信信号を入力する直交検波器でベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号に変換し、２系統のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれディジタル信号に変換して復調部に入力するディジタル無線受信装置に備えられ、前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号から受信信号パワーの平均値を算出し、その平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御する自動利得制御回路において、
前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号のうち一方のベースバンド信号を入力し、その周波数誤差情報に対応するピーク発生周期および最小値発生周期を出力する周波数誤差検出部と、
前記ディジタル信号に変換されたベースバンドＩ信号およびベースバンドＱ信号を入力し、前記周波数誤差検出部から前記最小値発生周期を入力し、前記最小値発生周期のタイミング以外で前記一方のベースバンド信号を出力し、前記最小値発生周期のタイミングで他方のベースバンド信号を出力する選択回路と、
前記選択回路を介して前記一方のベースバンド信号または前記他方のベースバンド信号を入力し、前記周波数誤差検出部から前記ピーク発生周期および最小値発生周期を入力し、前記ピーク発生周期で前記一方のベースバンド信号のピーク値を検出し、前記最小値発生周期で前記他方のベースバンド信号のピーク値を検出し、それらのピーク値から平均受信信号パワーを算出する平均化部と、
前記平均化部から前記平均受信信号パワーを入力し、前記周波数誤差検出部から前記ピーク発生周期を入力し、前記平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御するとともに、前記平均受信信号パワーが一定になるように前記増幅器の利得を制御している間でかつ前記ピーク発生周期ごとに前記他方のベースバンド信号に対応するＡ／Ｄ変換器の動作を停止させる制御を行う制御部と
を備えたことを特徴とする自動利得制御回路。 - 請求項４または請求項５または請求項８に記載の自動利得制御回路において、
前記ディジタル無線受信装置は、前記受信信号を中間周波数信号に変換する中間周波数変換器を含み、
前記制御部は、前記中間周波数変換器のクロック周波数を制御する機能を付加し、受信信号の周波数誤差が小さい場合に中間周波数変換器で使用するクロック周波数を切り換える構成である
ことを特徴とする自動利得制御回路。
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