JP4830342B2 - 受信レベル制御装置、及び受信レベル制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、入力される信号の受信レベルを制御する受信レベル制御装置、電力線受信機、及び受信レベル制御方法に係り、特に、電力線を用いた通信を行う受信レベル制御装置、電力線受信機、及び受信レベル制御方法に関するものである。

従来、商用の電力線を通信媒体として用いた受信レベル制御装置では、様々な家電機器の電源回路からの漏洩ノイズが悪影響を与えるため、耐ノイズ性を高める必要性がある。また同時に、接続した家電機器が持ち合わせているインピーダンス変動特性も悪因子のひとつでる。これらの理由により、複数の周波数帯域に同一のデータを載せ、ノイズ影響の大きい、もしくはインピーダンス変動の大きい周波数帯域を避け、ノイズの影響の少ない周波数帯域を利用した通信が可能な、マルチキャリア通信方式が利用されている。このようなマルチキャリア通信方式では、受信用Ａ／Ｄコンバータの最大許容入力レベルを超えない範囲で最大となるように、ＡＧＣのフィードバック制御において通信パフォーマンスを向上させるためには、各種の受信レベル制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図１２は、従来の受信レベル制御装置の構成を示すブロック図である。受信レベル制御装置５０は、図１２に示すように、受信アナログ信号ＲＳからＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５２の利得を決定する制御部５１を有する。制御部５１は、第一の制御回路５１ａ、及び第二の制御回路５１ｂを内蔵する。また、受信レベル制御装置５０は、制御部５１の制御に基づく増幅率で増幅するＡＧＣ５２、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５３、シリアル／パラレル変換（Ｓ／Ｐ）５４、受信した受信アナログ信号ＲＳを時間軸データから周波数軸データに変換を行う高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）５５、制御回路５１からの指令に基づいて高速フーリエ変換回路５５からの周波数軸データから特定のトーン信号を抽出するトーン選択器５６、一次復調器５７、及び、受信データＲＤを出力するデフレーミング回路５８を有して構成される。

第一の制御回路５１ａによるＡＧＣ処理は、Ａ／Ｄ５３の出力結果から飽和判定を行い、飽和判定結果が非飽和になるか、ＡＧＣテーブルを最後まで使用する（最小利得のテーブルまで到達するまで）ループバック制御を行い、ＡＧＣの利得の仮決定をまず行う。

ＡＧＣの利得の仮決定をした後、ＦＦＴ信号処理５５は、周波数分析を行い、トーン選択器５６は伝送に使用している周波数データを抽出し、抽出した複数の周波数成分毎にベクトル長を演算する。この演算により得られたベクトル長は、信号周波数以外の周波数ノイズが除去された信号成分となり、その信号成分とあらかじめ設定された閾値との比較を行い、演算されたベクトル長が閾値より大きければ、ＡＧＣの利得の仮決定値をＡＧＣ利得値とする。閾値より小さければ、第二の制御回路５１ｂは、ＡＧＣ使用テーブルの第二の制御回路が選択可能な増幅率のＡＧＣ利得の仮決定値より１段階高い値（増幅率）を選択する。
特開２００２−３５３８１３号公報

しかしながら、上述した受信レベル制御装置では、マルチキャリア通信について複雑な信号処理を行う必要がありながら、ＡＧＣの利得を最終決定する際に、ＦＦＴ処理後の周波数軸データを利用しているため、予め受信データをストレージする必要があった。そのため、周波数軸データが出力するまでに比較的長い時間を要し、ＡＧＣの利得の最終決定を行うまでに、少なくともＦＦＴ処理を行う時間だけ、遅延が発生する不都合があった。その結果、ＡＧＣのフィードバック制御の応答速度が遅くなり、マルチキャリア通信による高速通信を実現することが出来なくなる場合があった。

また、ＦＦＴ処理は、周波数軸データから抽出されるトーンにて制御されるため、トーン数が多くなればなるほど判定要因が多くなることになり、メモリ等のハードウェアのリソース増大、処理の複雑化によって、受信レベル制御装置の回路規模が大きくなるという不都合があった。

本発明は、上記課題を鑑み、複雑な信号処理や論理を用いることなく、ＡＧＣのフィードバック制御の応答速度を早くすることが可能な、受信レベル制御装置、電力線受信機、及び受信レベル制御方法を提供することを目的とする。

入力される信号の受信レベルを制御する受信レベル制御装置であって、信号の受信レベルに対する利得を設定するＡＧＣ制御部と、信号を受信し、ＡＧＣ制御部により設定された利得に応じて、受信した信号の受信レベルを制御するＡＧＣアンプと、ＡＧＣアンプにより受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部と、受信レベル検出部により検出された受信レベルが、所定の受信レベルを示す閾値より大きいか否かを判定する受信レベル判定部とを有し、ＡＧＣ制御部は、受信レベル判定部により受信レベルが閾値より大きいと判定された場合に、利得として設定されている値をその値より小さい値に変更し、受信レベル判定部により受信レベルが閾値より小さいと判定された場合には、利得として設定されている値を変更しないことを主要な特徴とする。

本発明の受信レベル制御装置は、利得を少しづつ落として設定するので、ＦＦＴ処理などの複雑な信号処理や論理を用いることなく、簡単な制御回路でＡＧＣフィードバック制御を行うことが出来る。これにより、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を早くすることが出来るので、マルチキャリア通信などの複雑な信号処理を確実に行うことが出来る。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、入力される信号の受信レベルを制御する受信レベル制御装置であって、信号の受信レベルに対する利得を設定するＡＧＣ制御部と、信号を受信し、ＡＧＣ制御部により設定された利得に応じて、受信した信号の受信レベルを制御するＡＧＣアンプと、ＡＧＣアンプにより受信された信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部と、受信レベル検出部により検出された受信レベルが、所定の受信レベルを示す閾値より大きいか否かを判定する受信レベル判定部とを有し、ＡＧＣ制御部は、受信レベル判定部により受信レベルが閾値より大きいと判定された場合に、利得として設定されている値をその値より小さい値に変更し、受信レベル判定部により受信レベルが閾値より小さいと判定された場合には、利得として設定されている値を変更しない受信レベル制御装置である。

この構成によれば、利得を少しずつ落として設定するので、ＦＦＴ処理などの複雑な信号処理や論理を用いることなく、簡単な制御回路でＡＧＣフィードバック制御を行うことが出来る。これにより、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を早くすることが出来るので、マルチキャリア通信などの複雑な信号処理を確実に行うことが出来る。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、上記第１の発明に係る受信レベル制御装置であって、更に、ＡＧＣアンプにより受信レベルが制御された信号をＡＤ変換するＡＤ変換部を有し、ＡＧＣ制御部は、受信レベルがＡＤ変換部のダイナミックレンジを越えないように、利得を設定する受信レベル制御装置である。

この構成によれば、ＡＤ変換部の出力の線形性を維持しながら、利得を出来るだけ大きい値に設定するので、受信レベルの小さい信号を出来るだけ増幅しながら、受信レベルの検出精度を向上することが出来る。これにより、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、上記第２の発明に係る受信レベル制御装置であって、ＡＧＣ制御部は、ＡＧＣアンプが信号の受信を開始した際に、利得を設定する受信レベル制御装置である。

この構成によれば、信号の受信を開始した際には、利得を出来るだけ大きい値に設定するので、受信開始から直ちに利得を収束させることが出来、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、上記第１の発明に係る受信レベル制御装置であって、ＡＧＣ制御部は、利得を変更するタイミングを示す切り替え区間を設定する切り替え区間設定部を有し、切り替え区間設定部は、ＡＧＣアンプが信号の受信を開始してから所定時間を経過するまでの切り替え区間が、所定時間を経過した後の切り替え区間より短くなるように、切り替え区間を設定し、ＡＧＣ制御部は、切り替え区間設定部により設定された切り替え区間に応じて、利得を設定する受信レベル制御装置である。

この構成によれば、受信を開始した際には、切り替え区間が短く設定されるので、利得を早く収束させて、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。一方、所定時間を経過し、利得が既に収束した際には、切り替え区間が長く設定されるので、外来ノイズによる変動の影響を少なくすることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、上記第１の発明に係る受信レベル制御装置であって、ＡＧＣアンプは、マルチキャリア信号を電力線を介して受信する受信レベル制御装置である。

この構成によれば、漏洩ノイズの多い劣悪な通信状態であっても、マルチキャリア通信の複雑な信号処理を確実に行うことが出来る。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、上記第５の発明に係る受信レベル制御装置を備え、前記受信レベル制御装置により受信レベルが制御されたマルチキャリア信号を電力線を介して受信する電力線受信機である。

この構成によれば、受信レベル制御装置により、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を早くすることが出来るので、漏洩ノイズの多い劣悪な通信状態でありながら、適切な利得でマルチキャリア信号を確実に受信することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、入力される信号の受信レベルを制御する受信レベル制御方法であって、信号の受信レベルに対する利得を設定し、信号を受信し、設定された利得に応じて、受信した信号の受信レベルを制御し、受信された信号の受信レベルを検出し、検出された受信レベルが、所定の受信レベルを示す閾値より大きいか否かを判定し、受信レベルが閾値より大きいと判定された場合に、利得として設定されている値をその値より小さい値に変更し、受信レベルが閾値より小さいと判定された場合には、利得として設定されている値を変更しない、受信レベル制御方法である。

この構成によれば、利得を少しずつ落として設定するので、ＦＦＴ処理などの複雑な信号処理や論理を用いることなく、簡単な制御回路でＡＧＣフィードバック制御を行うことが出来る。これにより、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を早くすることが出来るので、マルチキャリア通信などの複雑な信号処理を確実に行うことが出来る。

（実施の形態１）
以下、本発明の具体的な内容について実施の形態を用いて説明する。

図１は、電力線通信機（前面）を示す外観斜視図、図２は、電力線通信機（背面）を示す外観斜視図である。

本実施の形態における電力線通信機１は、図１及び図２に示すようにモデムである。電力線通信機１は、筐体２を有している。筐体２の前面には、図１に示すようにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの表示部３が設けられている。筐体２の背面には、図２に示すように電源コネクタ４、ＲＪ４５などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャック６、及びＤ−ｓｕｂコネクタ５が設けられている。電源コネクタ４には、図２に示すように、平行ケーブルなどの電力線７が接続される。モジュラージャック６には、図示しないＬＡＮケーブルが接続される。Ｄ−ｓｕｂコネクタ５には、図示しないＤ−ｓｕｂケーブル５が接続される。なお、平衡伝送装置の一例として、図４及び図５のモデムを示したが、特にこれに限る必要はなく、電力線通信機は、モデムを備えた電気機器（例えばテレビなどの家電機器）であってもよい。

筐体２内には、図示しない、送信データ生成部（後述）やカプラトランス（後述）が設けられている。伝送線路（Ｌ１、Ｌ２）には、交流電圧（例えば１００ＶＡＣ）が印加されており、送信データ生成部が平衡送信信号を出力すると、平衡送信信号は、カプラトランスを介して交流電圧に重畳される。

図３は、電力線通信機のハードウェアの一例を示すブロック図である。

電力線通信機１（破線）は、図３に示すように、回路モジュール１０及びスイッチング電源９を有している。スイッチング電源９は、＋１．２Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１２Ｖの電圧を回路モジュール１０に供給する。回路モジュール１０には、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０、ＡＦＥ ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ＩＣ）３０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２、ドライバＩＣ１３、カプラ４０、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５、ＡＭＰ（増幅器）ＩＣ１６、ＡＤＣ（ＡＤ変換）ＩＣ１７、メモリ１９、及びイーサネット（登録商標）ＰＨＹ（ＰＨＹｓｉｃ ｌａｙｅｒ）ＩＣ１１が設けられている。

メインＩＣ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ブロック２２、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック２３で構成されている。ＣＰＵ２１は、３２ビットのＲＩＳＣプロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２は、送信信号のＭＡＣ層を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２３は、送信信号のＰＨＹ層を管理する。ＡＦＥ・ＩＣ３０は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）３１、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）アンプ３２、及びＡＤ変換部（ＡＤＣ）３３で構成されている。カプラ４０は、コイルトランス４１、及びコンデンサ４２Ａ、４２Ｂで構成されている。

図４は、受信レベル制御装置の機能ブロック図である。

受信レベル制御装置６０は、図４に示すように、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２、及びＡＦＥ・ＩＣ３０で構成される。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２は、復調部２３Ａ、フレーム制御部２３Ｂ、受信レベル検出部２３Ｃ、及びＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部２３Ｄを有している。ＡＧＣ制御部２３Ｄは、受信レベル判定部２３Ｄ１、及び切り替え区間設定部２３Ｄ２を有している。

復調部２３Ａは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）による抽出されたトーン信号を時間軸データから周波数軸データへ変換すると共に、シリアル−パラレル変換、及び予め定められた一次変調方式信号の復調を行う。フレーム制御部２３Ｂは、復調部２３Ａから出力されたデータにより、受信データの中に含まれる、キャリア信号／同期ワード信号の抽出や、後述するフレーム構成の再生処理を行う。

受信レベル検出部２３Ｃは、ＡＤ変換部３３から出力される、サンプリングされた受信信号から、サンプリング毎の受信レベルを累積、平均化演算を行った後、その受信レベルを検出する。ＡＧＣ制御部２３Ｄは、フレーム制御部２３Ｂから出力された送信開始信号、送信完了信号、キャリア検出信号から生成されるＡＧＣロック信号、同期合わせ信号等のフレーム関連制御信号ＦＳを制御因子として、ＡＧＣアンプ３２に対して利得を制御するために、ＡＧＣアンプ制御信号ＡＳを出力する。

図５は、フレーム制御部により再生処理されるフレームの構成と、そのフレームにおけるフィールドを示す図である。

フレームは、図５に示すように、キャリア検出用の領域であるプリアンブルフィールドＦＬ１、予め定められた固定コードの領域である同期ワードフィールドＦＬ２、フレームの種類や通信先の宛先を示すフレームコントロールフィールドＦＬ３、ペイロードフィールドの長さを示す信号の領域であるＦｒａｍｅＬｅｎｇｔｈ（ＦＬ）フィールドＦＬ４、及び、データ部であるペイロードフィールドＦＬ５で構成される。このフレームは、図３に示す、ＤＡＣ３１、ＬＰＦ１２、ドライバＩＣ１３などで構成される、送信回路から送信される。なお、本実施の形態では、上記プリアンブルフィールドＦＬ１を、１０シンボル（ｓｍｙｂｏｌ）区間にわたる既知のデータの繰り返しパターンとする。

プリアンブルフィールドＦＬ１では、復調部２３Ａが、データについての相関（一般的にはシンボル間相関、マルチキャリアならサブキャリア間相関も利用可）によってキャリアが検出できたか否かを判定し、キャリアを検出した場合は、復調部２３Ａからキャリア検出信号を出力し、その信号を、ＡＧＣ利得ＡＧをロックさせるＡＧＣロック信号として、ＡＧＣ制御部２３Ｄを使用する。この信号がアサートされたら、受信動作が完了するまでＡＧＣ利得ＡＧの状態を維持する。

同期ワードフィールドＦＬ２では、プリアンブルフィールドＦＬ１で使用している最終データをの反転する（プリアンブルフィールドＦＬ１の最終データが１の繰り返しデータであれば、同期ワードのデータは０）などの、ある規則性のあるデータパターンとし、フィールド内の同期として活用される。

同期ワードが検出された次のシンボルからは、フレームコントロールフィールドＦＬ３の領域であり、そのフレームコントロールフィールドＦＬ３内のＭＡＣアドレス等のユニークなＩＤと、受信器がもつそれぞれのＩＤと一致した時は、送信されたデータが自分宛であると判定し、その後のＦＬフィールドＦＬ４やペイロードフィールドＦＬ５の再生を行う。ＩＤが一致しなければ、フレームコントロールフィールドＦＬ３以降の、ＦＬフィールドＦＬ４及びペイロードフィールドＦＬ５は破棄される。

ＦＬフィールドＦＬ４は、ＦＬフィールドＦＬ４以降のペイロードフィールドＦＬ５のデータ数を表すフィールドであり、受信機側はこのＦＬフィールドＦＬ４の値を解読し、その値によってデータの待ち受け時間の制御を行う。

図６（ａ）は、ＡＧＣアンプの入力信号を示したＡＧＣ動作の説明図、図６（ｂ）は、ＡＧＣアンプの出力信号を示したＡＧＣ動作の説明図である。

ＡＤ変換部３３のダイナミックレンジが有限であるため、ダイナミックレンジを有効に活用する必要がある。そこで、ＡＤ変換部３３が有する入力レベルの許容範囲（ダイナミックレンジ、以下「入力許容範囲」と称す。）を超えない範囲で、ＡＤ変換部３３の入力レベルが最大になるように、フィードバック制御を行う。入力許容範囲を超えてしまうと、ＡＤ変換部３３からの出力は非線形となり、以降の信号復調が不可能となる場合がある。非線形な信号生成は信号処理を行う上で避けなければならないため、ある程度マージンをもってＡＤ変換部３３の入力許容範囲を決定する必要がある。

つまり、入力レベルが、決定された入力許容範囲を超えていた場合、図６（ａ）に示すように、ＡＧＣ制御部２３Ｄにより、ＡＧＣアンプ３２はレベル減衰させた信号を出力するよう制御され、入力レベルが、決定された入力許容範囲を超えていなかった場合、同図（ｂ）に示すように、ＡＧＣアンプ１はＡＧＣ制御部２３Ｄによって、レベル増幅させた信号を出力するよう制御される。つまり、ＡＤ変換部３３の入力レベルが、入力許容範囲を超えない範囲にて最大になるようにフィードバック制御を行い、ＡＧＣアンプ３２はほぼ一定の振幅レベルの信号を出力する。この動作によって、ＡＧＣアンプ３２は、ＡＤ変換部３３のダイナミックレンジを有効に利用し、受信感度を向上することが出来る。

図７は、実施の形態１の発明に係るＡＧＣフィードバック制御を示すフローチャートである。以下、ＡＧＣフィードバック制御について、図７に沿って説明する。

フレーム制御部２３Ｂは、現在、この電力線受信機１が受信状態か否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで「受信状態」とは、図１に示す送信回路から送信信号を出力していない状態（非送信状態）をいう。もし受信状態でなければ（つまり送信状態であれば）（ステップＳ１０１のＮＯ）、送信信号の回り込みによる受信回路の悪影響を避けるために、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣアンプ３２に対して利得を最小値に設定する（ステップＳ１０２）。

一方、受信状態において、受信動作開始直後であれば、つまり受信を開始した際であれば、（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣアンプ３２に対して利得を最大値に設定し（ステップＳ１０４）、微小信号に対しても受信が出来るように待ち受けの準備を行う。

フレーム制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧを維持するためのロック命令をした場合（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ＡＧＣ利得ＡＧを前の利得値に維持する（ステップＳ１０６）。受信が正常に行われている場合は、ＡＧＣロック信号を発生し、ロック命令を行うようになっている。フレーム制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧのロック命令をしない場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、ＡＧＣサンプリングタイミング毎に（ステップＳ１０７）、受信レベル検出部２３Ｃは、受信レベルを検出し（ステップＳ１０８）、検出した受信レベルをＡＧＣ制御部２３Ｄに出力する。

ここで、ＡＧＣサンプリングタイミングとは、ＡＧＣ利得ＡＧを切り替えるタイミングをいい、以下の説明では、利得を変更する場合、隣り合うタイミング間の時間間隔を、「切り替え区間」と称す。なお、実施の形態１では、ＡＧＣサンプリングタイミングに到達する以外の時間では、原則としてＡＧＣ利得ＡＧの切り替え（変更）は行わないようにする。即ち、ＡＧＣサンプリングタイミングは、受信中において一定の周期であるとする。

受信レベル検出部２３Ｃは、ＡＤ変換部３３のデジタル出力結果から、ＡＤ変換部３３の出力からサンプリングされた受信データの中の最大（最小）データを検出する。例えば、ＡＤ変換部３３がＢｉｎａｒｙ出力型の８ビットＡ／Ｄコンバータであれば、デジタル出力データが１６進ＦＦ／００を出力していることを検出する。あるいは、検出されたレベルとの閾値比較等の判定手段によりＡＤ変換部３３のアナログ入力が飽和していると判定した場合は（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄに飽和信号を出力し、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧを前のＡＧＣ利得値から−１ステップダウンする（ステップＳ１００）。ステップ単位は、通信システムによって設定することが出来、電力線通信については、ＡＧＣ利得値の収束と利得精度のバランスを考えると、３〜６ｄＢ／ｓｔｅｐが望ましい。

ＡＤ変換部３３のアナログ入力が飽和していないと判定した場合（ステップＳ１０９のＮＯ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄの受信レベル判定部２３Ｄ１が、受信レベル検出部５により検出された受信レベルが、後述する第一基準レベルＳＨ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

受信レベルが第一基準レベルＳＨ１よりも小さいと判定した場合（ステップＳ１１１のＮＯ）、ＡＧＣ利得ＡＧを前の利得値に維持する（ステップＳ１０６）。一方、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ＡＧＣ飽和が発生した場合と同様に、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧを前のＡＧＣ利得値から−１ステップダウンする。

図８は、第一基準レベルＳＨ１及び第二基準レベルＳＨ２を示す説明図である。ここでは、第一基準レベルＳＨ１について説明し、第二基準レベルＳＨ２は後述する。第一基準レベルＳＨ１は、図５に示すように、所定の受信レベルを示す閾値であり、入力許容範囲の最大値との大小関係は、（入力許容範囲の最大値）＞（第一基準レベルＳＨ１）である。差分として、（入力許容範囲の最大値）＝（第一基準レベルＳＨ１）＋１２ｄＢと設定する。

例えば、受信レベルが図８に示す状態（Ａ）（破線枠）の場合では、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１を超えているので（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧを前のＡＧＣ利得値から−１ステップダウンさせる。一方、受信レベルが同図に示す状態（Ｂ）（破線枠）の場合では、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１を超えていないので（ステップＳ１１１のＮＯ）、利得維持を行う。こうして、受信動作の際、以上説明したフローチャートのループ動作を行うが、正常に受信が行われている場合は、ＡＧＣロック信号が発生するため、フレームの途中でＡＧＣ利得ＡＧは維持されることになる。

以上のように、本実施の形態１によれば、利得を少しずつ落として設定し、信号受信終了まではＡＧＣアンプ部２３の利得は一切増加させない、という非常にシンプルな制御でＡＧＣ動作を行うので、ＦＦＴ処理などの複雑な信号処理や論理を用いることなく、簡単な制御回路でＡＧＣフィードバック制御を行うことが出来る。これにより、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を早くすることが出来るので、マルチキャリア通信などの複雑な信号処理を確実に行うことが出来る。

しかも、ＡＧＣの収束が一方向のみの動作となるため、ＡＧＣ利得ＡＧの変動が少なくなり、ＡＤ変換部３３の出力が線形性を保つことが出来る。これにより、復調部２３Ａのキャリア検出の検出速度を向上（ＡＧＣロック信号を高速化）させると共に、受信レベル検出部２３Ｃのレベル検出精度を向上させて、ＡＧＣ利得ＡＧの高速収束化を更に可能とすることが出来、高い性能を持つＡＧＣ制御を行う電灯線受信装置を提供することが出来る。

また、例えば、電力線通信では、外来ノイズなどにより受信レベルが瞬間的に低下する場合があるが、本発明では、受信レベルが閾値以下の場合は、利得を増大させないので、受信レベルが瞬間的に低下する場合であっても、ＡＧＣ利得ＡＧを変動させないようにすることが出来、本発明は、ＡＧＣ利得ＡＧの高速収束化が必要である電力線通信に好適である。

なお、上述した入力許容範囲は、ＡＤ変換部３３の特性に従い、どのような範囲であってもよく、例えば、４０ｄＢ〜−１０ｄＢである。従って、本発明のＡＧＣフィードバック制御では、受信レベルを増幅するだけでなく、受信レベルを減衰する場合も含まれる。その場合、受信アナログ信号が通過する伝送路にアッテネータを設け、ＡＧＣ制御部２３Ｄにより設定された利得に応じて、アッテネータが受信レベルを減衰すればよい。

なお、上述した実施の形態１の図７では、ステップＳ１０９は必ずしも必要なく、ステップＳ１１１で、受信レベルと第一基準レベルとの比較処理を行うだけでもよい。また、ステップＳ１０９を用いた場合、ＡＤ変換部３３のアナログ入力が飽和していると判定した場合に（ステップＳ１０９のＹＥＳ）ステップＳ１１０の進まずに、ＡＧＣ利得ＡＧを−１よりも大きい値（例えば−２または−３または−４・・・）だけ、ステップダウンさせることも可能である。こうすることで、ＡＧＣ利得ＡＧの高速収束化を更に可能とすることが出来るので、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２の発明に係るＡＧＣフィードバック制御を示すフローチャートである。なお、ステップＳ２０１からＳ２１０は、図７に示す、実施の形態１のステップＳ１０１からＳ１１０と同様であるので、その説明を省略する。以下、ＡＧＣフィードバック制御について、図８及び図９に沿って説明する。

受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベル検出部２３Ｃにより検出された受信レベルが、第一基準レベルＳＨ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１１）。図８の状態（Ａ）（破線枠）に示すように、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１より大きい場合、受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１よりも大きいと判定する（ステップＳ２１１のＹＥＳ）。すると、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得アップカウンタをゼロにクリアし（ステップＳ２１２）、ＡＧＣ利得ダウンカウンタを前のＡＧＣ利得ダウンカウンタ値から＋１インクリメントする（ステップＳ２１３）。

次いで、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得アップカウンタが、一定の基準回数以上か否かを判定し（ステップＳ２１９）、基準回数以上であれば（ステップＳ２１９のＹＥＳ）、ＡＧＣ利得ＡＧを前のＡＧＣ利得値から＋１ステップアップさせて（ステップＳ２２０）、ステップＳ２０１に戻る。基準回数以下であれば（ステップＳ２１９のＮＯ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ダウンカウンタが、一定の基準回数以上か否かを判定する（ステップＳ２２１）。基準回数以下であれば（ステップＳ２２１のＮＯ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得ＡＧを前のＡＧＣ利得値に維持し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０１に戻る。基準回数以上であれば（ステップＳ２２１のＹＥＳ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、前のＡＧＣ利得値から−１ステップダウンさせ（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１に戻る。

受信レベルが低下していき、図８の状態（Ｂ）（破線枠）に示すように、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１より小さくなった場合、受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベルが第一基準レベルＳＨ１よりも小さいと判定する（ステップＳ２１１のＮＯ）。受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベル検出部２３Ｃにより検出された受信レベルが、第二基準レベルＳＨ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１４）。

ここで、第二基準レベルＳＨ１を、図５に沿って説明する。第一基準レベルＳＨ１、及び第二基準レベルＳＨ２は、入力許容範囲の最大値との大小関係は、（入力許容範囲の最大値）＞（第一基準レベルＳＨ１）＞（第二基準レベルＳＨ２）である。差分として、（入力許容範囲の最大値）＝（第一基準レベルＳＨ１）＋１２ｄＢ、（第一基準レベルＳＨ１）＝（第二基準レベルＳＨ２）＋（ＡＧＣ利得ステップ幅）と設定する。

受信レベルが、図８の状態（Ｂ）（破線枠）の場合、受信レベルは、第一基準レベルＳＨ１より小さいが、第二基準レベルＳＨ２より大きいので、受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベルが第二基準レベルＳＨ２よりも大きいと判定し（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、ＡＧＣ利得アップカウンタをゼロにクリアにし（ステップＳ２１７）、ＡＧＣ利得ダウンカウンタもゼロにクリアにする（ステップＳ２１８）。以下、上述したステップＳ２１９ないしＳ２１０、Ｓ２２０に進む。

受信レベルが更に低下していき、図８の状態（Ｃ）（破線枠）に示すように、受信レベルが第二基準レベルＳＨ２より小さくなった場合、受信レベル判定部２３Ｄ１は、受信レベルが第二基準レベルＳＨ２よりも小さいと判定する（ステップＳ２１４のＮＯ）。ＡＧＣ制御部２３Ｄは、利得不足とみなして、ＡＧＣ利得アップカウンタを前のＡＧＣアップカウンタ値から＋１インクリメントし（ステップＳ２１５）、ＡＧＣ利得ダウンカウンタをゼロにクリアにする（ステップＳ２１６）。以下、上述したステップＳ２１９ないしＳ２１０、Ｓ２２０に進む。

この動作は、ＡＤ変換部３３の入力がＡＧＣサンプリングタイミングにおいて、連続的に過大レベルかもしくは過小レベルの状態であった場合にのみ、ＡＧＣ利得ＡＧが変更されることになり、単発的な受信レベルの変動には影響が受け難くなる。

例えば、家庭内で家電機器から発生されるノイズパターンであるインパルス性のノイズや、周期性ノイズが重畳している信号を受信した場合、あるいは、家電機器のインピーダンス変動による周期性のある振幅変動が発生する環境下で受信した場合に、あるＡＧＣサンプリングタイミングで、そのノイズによって第一基準レベルＳＨ１よりも受信レベルが高くなったとしても、連続的に受信レベルが第一基準レベルＳＨ１を超えない限りＡＧＣ利得ＡＧは変動しないので、インパルス性、及び周期性ノイズに対して耐性を持つＡＧＣ回路を実現することが出来る。

また、無信号状態で受信動作中に（非送信動作中に）周期性ノイズあるいは振幅変動につられて、ＡＧＣ利得ＡＧがステップダウンされたとしても、無信号時の通常動作は第二基準レベルＳＨ２よりも受信レベルが低く、連続でその状態を検出できやすいので、ＡＧＣ利得ＡＧは最終的に最大利得に戻る仕組みとなっているため、周期性要因があっても、減衰された送信信号も受信することが出来る。

こうして、受信動作の際、以上説明したフローチャートのループ動作を行うが、実施の形態１と同様に、正常に受信が行われている場合は、ＡＧＣロック信号が発生するため、フレームの途中でＡＧＣ利得ＡＧは維持されることになる。

以上のように、実施の形態２によれば、ＡＧＣ制御部２３Ｄが受信開始時に最大受信レベルとなるようＡＧＣアンプ３２を制御し、受信開始以降にて、受信レベル検出部２３ｃの検出レベルと一定の閾値との比較を行い、３タイプに分けられた検出レベル（入力許容範囲の最大値、第一基準レベルＳＨ１、第二基準レベルＳＨ２）に応じて、ＡＧＣアンプ３２の利得低減及び増加動作を補助する、それぞれのカウンタのカウントアップやクリアを活用する。これにより、家電機器から発生されるノイズパターンであるインパルス性のノイズや、周期性ノイズが重畳している信号を受信したときでも、その影響度合を少なくすることが出来るＡＧＣ制御を行う通信装置を提供することが出来る。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３の発明に係るＡＧＣサンプリングタイミング制御を示すフローチャートである。実施の形態３では、ＡＧＣフィードバックが、上述した実施の形態１または２と同一の制御が行われるが、図７に示すステップＳ１０７、または、図９に示すステップＳ２０７における、ＡＧＣサンプリングタイミングを一定の周期とはせず、可変させたものとする。従って、本実施の形態では、ＡＧＣフィードバック制御のうち、ＡＧＣサンプリングタイミング制御のみを、図１０に沿って説明する。

まず、フレーム制御部２３Ｂが、現在、この電力線受信機１が送信状態か否かを判定する（ステップＳ３０１）。送信状態であると判定した場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、何も処理をせず、ステップＳ３０１に戻る。受信状態になった場合、フレーム制御部２３Ｂが、送信状態でないと判定し（ステップＳ３０１のＮＯ）、ＡＧＣ制御部２３Ｄの切り替え区間設定部２３Ｄ２が、ＡＧＣサンプリングタイミングの周期、即ち、切り替え区間を初期化する（ステップＳ３０２）。この初期化された、ＡＧＣサンプリングタイミングの周期（切り替え区間）は、上述した、実施の形態１及び２で使用しているＡＧＣサンプリングタイミング周期よりも高速になるように設定される。

その後、受信レベル検出部２３Ｃは、常に受信レベルを監視し（つまり検出し）、受信レベル判定部２３Ｄ１は受信レベル検出部２３Ｃにより検出された受信レベルが、第三基準レベルＳＨ３より大きいか否かを判定する。第三基準レベルＳＨ３とは、入力許容範囲の最大値と第一基準レベルＳＨ１との間の、所定の受信レベルを示す閾値をいう。

受信レベルが第三基準レベルＳＨ３より小さい場合、受信レベル検出部２３Ｃは、受信レベルが、第三基準レベルＳＨ３より小さいと判定し（ステップＳ３０３のＮＯ）、ステップＳ３０１に戻る。一方、受信レベルが第三基準レベルＳＨ３より大きい場合、受信レベルが、第三基準レベルＳＨ３より大きいと判定し（ステップＳ３０３のＹＥＳ）、受信開始の検出とみなし、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、受信カウンタのカウントアップを開始し（ステップＳ３０４）、受信カウンタが、ある一定のカウンタ規定値に到達したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。この一定のカウンタ規定値は、受信開始からＡＧＣロック信号最速アサートタイミングまでの時間の約１／４になるように設定する。

受信カウンタがカウンタ規定値に到達しない場合、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、受信カウンタが、カウンタ規定値に到達していない判定し（ステップＳ３０５のＮＯ）、ステップＳ３０５に戻る。一方、受信カウンタがカウンタ規定値に到達した場合、ＡＧＣ制御部２３Ｄは、受信カウンタが、カウンタ規定値に到達したか否かを判定し（ステップＳ３０５のＹＥＳ）、切り替え区間設定部２３Ｄ２が、ＡＧＣサンプリングタイミングの周期、即ち、切り替え区間を、初期化された周期よりも低速になるよう設定する（ステップＳ３０６）。ＡＧＣ制御部２３Ｄは、フレーム制御部２３Ｂにより受信終了信号が出力されたか否かを判定する（ステップＳ３０７）。受信終了信号が出力されていないと判定すると（ステップＳ３０７のＮＯ）、ステップＳ３０７に戻りる。一方、受信終了信号が出力されたと判定すると（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、再度、このフローチャートの開始（ステップＳ３０１）に戻る。

以上のように、本実施の形態３によれば、受信を開始した際には、切り替え区間が短く設定されるので、利得を早く収束させて、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。一方、所定時間を経過し、利得が既に収束した際には、切り替え区間が長く設定されるので、外来ノイズやインピーダンス変動による変動の影響を少なくすることが出来る。

また、受信開始時には、ＡＧＣアンプ３２が最大受信レベルであるため、ＡＧＣ利得ＡＧが目標値付近で設定されている以外の場面では、外来ノイズやインピーダンス変動があったとしても、受信レベル検出部２３Ｃは比較的容易に過大入力であることを検出できる。従って、受信開始直後は、高速に受信レベルを検出しながら、ＡＧＣ利得ＡＧを高速に低減させるよう制御して、ＡＧＣの収束スピードを向上させることが出来る。

（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４の発明に係るＡＧＣサンプリングタイミング制御を示すフローチャートである。実施の形態４では、ＡＧＣフィードバックが、実施の形態１または２と同一の制御が行われるが、実施の形態３と同様に、図７に示すステップＳ１０７、または、図９に示すステップＳ２０７における、ＡＧＣサンプリングタイミングを一定の周期とはせず、可変させたものとする。即ち、実施の形態４は、ＡＧＣサンプリングタイミング制御の変形例である。なお、図１１に示すステップＳ４０１ないしＳ４０３は、図１０に示す実施の形態３のＳ３０１ないしＳ３０３と同様であるので、その説明は省略する。

ＡＧＣ制御部２３Ｄは、受信開始の検出が行われたなら、ＡＧＣ利得ＡＧの変動具合を監視する（ステップＳ４０４）。ＡＧＣ制御部２３Ｄが、ある一定時間、例えば１シンボル期間中、ＡＧＣ利得ＡＧが変動していないと判定すると（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、ＡＧＣ動作がある程度収束したと見なし、ＡＧＣサンプリングタイミングの周期（切り替え区間）を、初期化された周期よりも低速になるよう設定する（ステップＳ４０５）。いかなるときも、受信終了信号がフレーム制御部２３Ｂによって出力された場合は、再度、このフローチャートの開始に戻る（ステップＳ４０６、Ｓ４０７）。

以上のように、本実施の形態４によれば、本実施の形態３で説明した、受信カウンタのカウントアップや、受信カウンタがカウンタ規定値に到達したかの判定処理を行うことなく、ＡＧＣ利得ＡＧの変動を監視することで、ＡＧＣサンプリングタイミングの周期を低速に設定することが出来る。簡単な処理で、利得を早く収束させて、ＡＧＣフィードバック制御の応答速度を更に早くすることが出来る。

本発明に係る受信レベル制御装置、電力線受信機、及び受信レベル制御方法は、ＡＧＣアンプの利得レベルを短時間で目標値に設定することができ、同時に受信感度の高い電力線受信機が実現できるから、例えば、ＡＧＣフィードバック制御に関する処理時間の短縮が必要なデータ処理時間が長期化するマルチキャリア通信を利用した通信機器の受信機などへの利用が可能である。

電力線通信機（前面）を示す外観斜視図 電力線通信機（背面）を示す外観斜視図 電力線通信機のハードウェアの一例を示すブロック図 受信レベル制御装置の機能ブロック図 フレーム制御部により再生処理されるフレームの構成と、そのフレームにおけるフィールドを示す図 （ａ）ＡＧＣアンプの入力信号を示したＡＧＣ動作の説明図、（ｂ）ＡＧＣアンプの出力信号を示したＡＧＣ動作の説明図 実施の形態１の発明に係るＡＧＣフィードバック制御を示すフローチャート 第一基準レベル及び第二基準レベルを示す説明図 実施の形態２の発明に係るＡＧＣフィードバック制御を示すフローチャート 実施の形態３の発明に係るＡＧＣサンプリングタイミング制御を示すフローチャート 実施の形態４の発明に係るＡＧＣサンプリングタイミング制御を示すフローチャート 従来の受信レベル制御装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 電力線受信機
７ 電力線
２３Ｃ 受信レベル検出部
２３Ｄ ＡＧＣ制御部
２３Ｄ１ 受信レベル判定部
２３Ｄ２ 切り替え区間設定部
３２ ＡＧＣアンプ
３３ ＡＤ変換部
６０ 受信レベル制御装置
ＡＧ 利得（ＡＧＣ利得）
ＳＨ１ 閾値（第一基準レベル）

Claims (7)

1. 電力線に重畳され、前記電力線を介して入力される第１の信号の受信レベルを制御する受信レベル制御装置であって、
   利得に応じて前記第１の信号の受信レベルを制御した第２の信号を出力するＡＧＣアンプと、
   前記第２の信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部と、
   前記受信レベル検出部により検出された前記第２の信号の受信レベルと、第１の閾値と、前記第１の閾値よりも小さい値の第２の閾値とに基づいて前記ＡＧＣアンプの利得を制御するＡＧＣ制御部と、を備え、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第１の閾値よりも大きい場合、前記ＡＧＣ制御部は第１のカウンタを加算し、
   前記第１のカウンタの値が第１の基準値以上である場合、前記ＡＧＣ制御部は前記ＡＧＣアンプの利得を小さくし、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第２の閾値よりも小さい場合、前記ＡＧＣ制御部は第２のカウンタを加算し、
   前記第２のカウンタの値が第２の基準値以上である場合、前記ＡＧＣ制御部は前記ＡＧＣアンプの利得を大きくし、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第１の閾値よりも小さく、前記第２の閾値よりも大きい場合、前記ＡＧＣ制御部は前記ＡＧＣアンプの利得の値を維持すると共に、前記第１のカウンタの値及び前記第２のカウンタの値の少なくともいずれか一方を初期値にする、受信レベル制御装置。
2. 請求項１記載の受信レベル制御装置であって、更に、
   前記第２の信号をＡＤ変換するＡＤ変換部を有し、
   前記ＡＧＣ制御部は、前記受信レベルが前記ＡＤ変換部のダイナミックレンジを越えないように、前記利得を設定する、受信レベル制御装置。
3. 請求項１記載の受信レベル制御装置であって、
   前記ＡＧＣ制御部は、前記ＡＧＣアンプが前記第１の信号の受信を開始した際に、前記利得を設定する、受信レベル制御装置。
4. 請求項１記載の受信レベル制御装置であって、
   前記ＡＧＣ制御部は、前記利得を変更するタイミングを示す切り替え区間を設定する切り替え区間設定部を有し、
   前記切り替え区間設定部は、前記ＡＧＣアンプが前記第１の信号の受信を開始してから所定時間を経過するまでの切り替え区間が、前記所定時間を経過した後の切り替え区間より短くなるように、前記切り替え区間を設定し、
   前記ＡＧＣ制御部は、前記切り替え区間設定部により設定された切り替え区間に応じて、前記利得を設定する、受信レベル制御装置。
5. 請求項１記載の受信レベル制御装置であって、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第１の閾値よりも大きい場合、前記ＡＧＣ制御部は前記第２のカウンタの値を初期値にする、受信レベル制御装置。
6. 請求項１記載の受信レベル制御装置であって、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第２の閾値よりも小さい場合、前記ＡＧＣ制御部は前記第１のカウンタの値を初期値にする、受信レベル制御装置。
7. 電力線に重畳され、前記電力線を介して入力される第１の信号の受信レベルを第１の閾値と前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値とに基づいて制御する受信レベル制御方法であって、
   利得に応じて前記第１の信号を制御した第２の信号を出力し、
   前記第２の信号の受信レベルを検出し、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第１の閾値よりも大きい場合、第１のカウンタを加算し、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第２の閾値よりも小さい場合、第２のカウンタを加算し、
   前記第２の信号の受信レベルが前記第１の閾値よりも小さく、前記第２の閾値よりも大きい場合、利得の値を維持すると共に、前記第１のカウンタの値及び前記第２のカウンタの値の少なくともいずれか一方を初期値にし、
   前記第１のカウンタの値が第１の基準値以上である場合、利得を小さくし、
   前記第２のカウンタの値が第２の基準値以上である場合、利得を大きくする、受信レベル制御方法。

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