JP5173033B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線信号を受信する受信装置に関する。

無線信号によりＴＶ、エアコン、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの電子機器を起動でき、無線信号待ち受け時の消費電力が小さい受信装置の技術開発が進められている。

ここで、無線信号（所望波）の受信時に、他の機器（例えば、無線ＬＡＮの端末やＡＰ（アクセスポイント））からの干渉波が存在すると、所望波の受信精度が低下し、受信誤りが増加する畏れがある。この干渉波の影響を低減するために、受信装置でＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ、自動利得制御）することで、干渉波を受信しないようにすることが考えられる。なお、コンパレータを用いて利得を制御する技術が公開されている（特許文献１参照）。

特開２００５−１８４６８８公報

しかしながら、所望波を受信する直前に干渉波が存在する場合、干渉波に対してＡＧＣが開始される可能性がある。この結果、所望波に対するＡＧＣがなされず、受信誤り率が劣化する可能性がある。本発明は、利得制御時における干渉波の影響の低減を図った受信装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る受信装置は、受信信号を整流し直流信号を得る整流器と第１の利得と前記第１の利得より小さい第２の利得との間で利得を変更可能であり、前記受信信号を前記利得で増幅し増幅信号を得る可変利得部と、前記増幅信号の電力を基準値と比較し比較結果を生成する比較器と、待ち受け状態時に前記電力が前記基準値より大きい前記受信信号を受信した場合に、前記利得を前記第１の利得と前記第２の利得との間の第３の利得に設定する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第３の利得に設定後、前記電力が前記基準値以下だった場合に、前記利得を第１の利得に設定する。制御部は、第１の利得に設定後、前記電力が前記基準値以下だった場合に前記待ち受け状態となり、前記電力が前記基準値より大きい場合に、前記利得を前記前記第１の利得と前記第３の利得との間であって、かつ前記受信信号を受信可能な第４の利得に設定する。

本発明によれば、利得制御時における干渉波の影響の低減を図った受信装置を提供できる。

第１の実施形態に係る無線通信システムの概略を示すブロック図。 無線通信装置１２の構成の一例を表すブロック図。 整流器１０４の構成の一例を表す回路図。 復調器１０７の状態遷移を表すフロー図。 待ち受け状態およびＡＧＣ処理状態での処理内容を表すフロー図。 利得の時間的変化の一例を表すグラフ。 フレームフォーマットの一例を示す図。 通常のＡＧＣ処理時における信号の電力および比較器１０６の閾値の時間経過の一例を表すグラフ。 通常のＡＧＣ処理時における信号の電力および比較器１０６の閾値の時間経過の他の例を表すグラフ。 本実施形態のＡＧＣ処理時における信号の電力および比較器１０６の閾値の時間経過の他の例を表すグラフ。 エッジ検出用プリアンブルＰＲ０を含むフレームフォーマットの一例を表すグラフ。 第２の実施形態に係る無線通信装置３２の内部構成を表すブロック図。 ２分探索によるＡＧＣ制御の一例を示す図。 変形例１に係る無線通信装置３２ａの構成を示すブロック図。 変形例１での２分探索によるＡＧＣ制御の一例を示す図。 変形例２に係る無線通信装置３２ａの構成を示すブロック図。 変形例１での２分探索によるＡＧＣ制御の一例を示す図。 変形例３に係る無線通信装置３２ａの構成を示すブロック図。 変形例４に係る無線通信装置３２ａの構成を示すブロック図。 変形例３、４での２分探索によるＡＧＣ制御の一例を示す図。 変形例３、４での２分探索によるＡＧＣ制御の他の例を示す図。 変形例３、４での２分探索によるＡＧＣ制御の他の例を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システム１０の概略を示す。無線通信システム１０は、無線通信装置１１、１２を備える。無線通信装置１１は、無線通信装置１２に対して信号を送信する。無線通信装置１１は、第１の通信方式を用いて、例えば、２．４ＧＨｚ帯の無線信号を無線通信装置１２に送信する。

第１の通信方式には、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＰＰＭ(Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)などの変調方式を用いることができる。これらの変調方式では、信号の振幅を時間的に変化させることから、無線信号が振幅情報を含む。このため、後述の整流器１０４によって振幅情報を抽出することで、無線通信装置１２を起動することが可能となる。その結果、無線信号待ち受け時での無線通信装置１２の消費電力を低減できる。

ここでは、無線通信システム１０と異なる無線通信システム２０が存在する場合を想定している。第２の無線通信システムは、第２の通信方式を用いて、無線通信システム１０と同じ周波数帯域（例えば、２．４ＧＨｚ帯）の無線信号を送受信する。

第２の通信方式として、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ規格に準拠した通信方式が考えられる。

ここでは、無線通信システム２０は、無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ））２１と無線ＬＡＮ基地局（ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ））２２を有し、無線ＬＡＮフレーム信号を送受信する無線ＬＡＮシステムとする。

ここでは、無線通信装置１１が送信した無線信号は、少なくとも無線通信装置１２が受信可能とする。また、ＳＴＡ２１、ＡＰ２２が送信した無線信号は、少なくとも無線通信装置１２、ＳＴＡ２１、ＡＰ２２の装置が受信可能とする。

ＳＴＡ２１とＡＰ２２は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠していれば、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いている。このため、ＳＴＡ２１とＡＰ２２は、送信前に無線信号を認識すると、その無線信号を認識しなくなるまで送信しない。しかし、ＳＴＡ２１とＡＰ２２が、無線通信装置１１が送信を開始する直前のタイミングで無線信号を認識せず、送信を開始する可能性がある。

したがって、ＳＴＡ２１からの無線信号（干渉波）の送信後に無線通信装置１１が無線信号（所望波）を送信すると、無線通信装置１２は干渉波によってエッジを検出し（エッジ誤検出（所望波の誤検出））、利得を制御する（ＡＧＣ）。この結果、その直後に受信する無線通信装置１１が送信した無線通信信号（所望波）の正確な復調が困難となる。

そこで、本実施の形態では、後述のように、無線通信装置１２がエッジ（無線信号）を検出した場合、利得制御の途中の段階で、受信感度を上げて無線信号の存在を確認する。この結果、干渉波の直後に受信された所望波が正確に復調される。

（無線通信装置１２）
図２を用いて無線通信装置１２を説明する。無線通信装置１２は、第１の通信方式の変調信号を受信し復調する。無線通信装置１２は、受信信号を整流し直流信号を得る整流器と第１の利得と第１の利得より小さい第２の利得との間で利得を変更可能であり、受信信号を該利得で増幅し増幅信号を得る可変利得部と、増幅信号の電力を基準値と比較し比較結果を生成する比較器と、該利得を設定する制御部と、を有する。

制御部は、待ち受け状態時に電力が基準値より大きい受信信号を受信した場合に、可変利得部の利得を第１の利得と第２の利得との間の第３の利得に設定する。制御部は、第３の利得に設定後、電力が基準値以下だった場合に、利得を第１の利得に設定する。制御部は、第１の利得に設定後、電力が基準値以下だった場合に待ち受け状態となり、電力が基準値より大きい場合に、利得を第１の利得と第３の利得との間であって、かつ受信信号を受信可能な利得のうち最も小さい第４の利得に設定する。

具体的には無線通信装置１２は、アンテナ１０１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２、整合回路（ＭＣ）１０３、整流器（ＲＥＣＴ）１０４、可変利得部に相当する可変増幅器（ＶＡＭＰ）１０５、比較器（コンパレータ、ＣＭＰ）１０６、制御部に相当する復調器（ＤＭＤ）１０７、機器本体（ＭＢ）１０８を有する。

アンテナ１０１は、無線通信装置１２の外部から入力される電磁波を受信信号に変換し、バンドパスフィルタ１０２に出力する。

バンドパスフィルタ１０２は、帯域制限用のＲＦフィルタである。バンドパスフィルタ１０２は、アンテナ１０１から入力された受信信号のうち少なくとも無線通信システム１０の帯域（例えば、２．４ＧＨｚ帯）の周波数成分を整合回路１０３に出力し、それ以外の周波数成分を減衰させる。

整合回路１０３は、バンドパスフィルタ１０２から入力された２．４ＧＨｚ帯の電気信号のマッチングを取り、整流器１０４に出力する。

整流器１０４は、整合回路１０３から入力された２．４ＧＨｚ帯の受信信号を整流し、ＢＢ（ベースバンド）アナログ信号（直流信号）に変換し、可変増幅器１０５に出力する。

可変増幅器１０５は、整流器１０４から入力されたＢＢアナログ信号の電力を増幅して増幅信号を生成し、比較器１０６に出力する。可変増幅器１０５は、復調器１０７からの制御信号に従い、利得を第１の利得と第１の利得より小さい第２の利得の間で変更する。

比較器１０６は、可変増幅器１０５からＢＢアナログ信号を入力し、入力したＢＢアナログ信号の電力（正確には、電圧）と、予め設定されたしきい値電力（正確には、基準電圧Ｖｒｅｆ）とを比較する。その結果が２値のデジタル信号（ＨかＬ）に変換され、電力比較結果として復調器１０７に出力される。ＢＢアナログ信号の電力がしきい値電力より大きければＨｉｇｈ信号を復調器１０７に出力する。一方、ＢＢアナログ信号の電力が画しきい値電力より小さければＬｏｗ信号を復調器１０７に出力する。

復調器１０７は、比較器１０６からデジタル信号を入力し、復調し、この結果に基づいて機器本体１０８の起動等を制御する。復調器１０７は、後述する条件を満たした場合、可変増幅器１０５に制御信号を出力し、利得を制御する。

機器本体１０８は、ＴＶ、エアコン、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの電子機器である。

（整流器１０４の詳細）
図３は、整流器１０４の内部構成の一例を表す回路図である。この図において、整流器１０４はトランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｍ１、Ｍ２、キャパシタＣ１、ＣＡ、Ｃ３、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、電圧源ＶＴを有する。トランジスタＭ１、Ｍ２それぞれのゲート、ソース間にキャパシタＣＡが接続される。電圧ＶＴがスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２を介して、キャパシタＣＡに接続される。

スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２は、復調器１０７によって制御される。信号を受信しないときには、信号を受信しない間に、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２が閉じられ、電圧ＶＴがキャパシタＣＡに印加され、キャパシタＣＡが充電される。信号を受信するときには、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２が開かれ、キャパシタＣＡの電圧がトランジスタＭ１、Ｍ２それぞれのゲート、ソース間に印加される。

キャパシタＣ１がＲＦ入力端子ＩＮ_ＲＦとトランジスタＭ２のソース間に接続される。ＲＦ入力端子ＩＮ_ＲＦは整合回路１０３に接続される。キャパシタＣ１を介して、ＲＦ入力端子ＩＮ_ＲＦからトランジスタＭ２にＲＦ信号（受信信号）が入力される。キャパシタＣ３はトランジスタＭ２から出力された電荷を蓄積する。

トランジスタＭ１、Ｍ２は受信信号を整流する（ダイオードとして動作）。トランジスタＭ１、Ｍ２の閾値の大きさが大きくなると、トランジスタＭ１、Ｍ２での整流の際の損失が大きくなる。閾値を見かけ上小さくすることで、損失を小さくすることができる。キャパシタＣＡに電荷をチャージし、閾値電圧分の電圧を発生させることにより、閾値電圧をキャンセルすることで、損失を低減できる（利得の向上）。

ここで、電圧源ＶＴの電圧を可変とすることで、整流器１０４の利得の制御が可能である。即ち、可変増幅器１０５に代えて、あるいは可変増幅器１０５と共に、整流器１０４による利得の変更が可能である。この場合、整流器１０４は、復調器１０７から制御信号を入力し、この制御信号に従い、電圧源ＶＴの電圧を変化させることで、利得を変更する。

（復調器１０７の詳細）
図４を用いて復調器１０７の状態遷移に関して説明する。復調器１０７は、待ち受け状態と、ＡＧＣ処理状態と、タイミング同期処理状態と、復調状態と、を遷移し、各状態に応じて異なる処理を行う。各状態で一定の条件を満たすと異なる状態へと遷移する。

待ち受け状態は、所望波の到来を待つ状態である。復調器１０７がエッジを検出すると（所望波の検出）、待ち受け状態からＡＧＣ処理状態へと遷移する。例えば、比較器１０６の入力が１回、または複数回連続でＨｉｇｈ信号であった場合にエッジを検出したと判断される。

ＡＧＣ処理状態では、ＡＧＣ処理が実行される。即ち、後述のように、比較器１０６のしきい値が所望波の電力と干渉波の電力の間になるように、可変増幅器１０５の利得が調節される。即ち、所望波を受信できる利得のうち最も小さい利得に調整される。干渉波の電力を比較器１０６のしきい値より小さくすることで、干渉波の影響を低減できる。ただし、ここでは干渉波の電力が所望波の電力に比べて小さいと仮定している。

ＡＧＣ処理が終了したらタイミング同期処理状態に遷移する。但し、ＡＧＣ処理の途中でエッジ誤検出と判断した場合、ＡＧＣ処理状態から待ち受け状態に遷移する。エッジ誤検出は後述する。

タイミング同期処理状態では、プリアンブルを検出し、タイミング同期処理を行う。タイミング同期処理終了した場合は復調状態に遷移する。但し、プリアンブル未検出の場合は、タイミング同期処理状態から待ち受け状態に遷移する。

復調状態では、復調処理を行う。復調結果に応じて処理を行い、復調処理が終了したら待ち受け状態に遷移する。

（ＡＧＣ処理状態の詳細）
以下、ＡＧＣ処理状態の詳細を説明する。ＡＧＣ処理状態では、所望波レベルを適正レベルに制御する。即ち、所望波よりも十分小さい電力の干渉波が比較器１０６のしきい値を上回ることを避けるため可変増幅器１０５（場合により整流器１０４も）の利得（ゲイン）が制御される。ＡＧＣのターゲットゲインは、所望波の電力が比較器１０６のしきい値を上回り、かつ干渉波の電力が比較器１０６のしきい値をできるだけ下回るゲインとする。

ＡＧＣの動作に関して説明する。図５は、待ち受け状態およびＡＧＣ処理状態での処理内容を表すフロー図である。

（１）待ち受け状態（ステップＳ１１、Ｓ１２）
ＡＧＣ処理状態前（待ち受け状態）では、利得をダイナミックレンジでの最大（０ｄＢ）とする（最大受信感度、即ち、受信可能な信号強度が最小。第１の利得）。エッジを検出することで、ＡＧＣ処理状態に移行する（ステップＳ１３）。

（２）利得の調節（ステップＳ１３、Ｓ１４）
ＡＧＣ処理状態において次のように利得が段階的に変化する（ステップＳ１３）。
ダイナミックレンジを例えば、２^ｎ個（ｎ：整数）の区間に分割し（境界の個数では（２^ｎ＋１）個）、この区間に対応する分解能で、ゲインを制御する。例えば、４８ｄＢ（０〜−４８ｄＢ）のダイナミックレンジを８つに分割し、６ｄＢの分解能でゲインを制御する。ダイナミックレンジを２^ｎ個の区間に分割すると、２分探索によるゲインの決定が容易になる。

信号に含まれるＡＧＣ用プリアンブルを用いて利得が調整される。ＡＧＣ用プリアンブルはＨｉｇｈ信号で構成される。

比較器１０６からの入力信号のうち、例えば、５クロック分のデータを取り込み、可変増幅器１０５の利得を調節する。例えば、Ｈｉｇｈ信号が４以上となった場合（Ｈｉｇｈ信号の検出）、可変増幅器１０５のゲインを減少させる。一方、Ｈｉｇｈ信号が４未満（Ｌｏｗ信号が２以上）の場合（Ｈｉｇｈ信号の未検出）、可変増幅器１０５のゲインを増加させる。このようにして、分解能の範囲で比較器１０６からの入力信号をＨｉｇｈ信号とする限界のゲインを探索する（ステップＳ１４）。

基本的には、ダイナミックレンジを順に２つに分割し、その何れにゲインを設定するかを決定してゆく（２分探索）。２分探索では、１回目の利得（利得の初期値、第３の利得）を例えばダイナミックレンジの中央（ここでは、−２４ｄＢ）に設定する。そして、２回目、３回目には、Ｈｉｇｈ信号の検出の有無に応じて、前回の利得の±１２ｄＢ、±６ｄＢに利得を設定する。最終的には、可変増幅器１０５の利得をＨｉｇｈ信号が検出される最小の利得（第５の利得）に設定する（ステップＳ１４）。第５の利得は、第１の利得と第２の利得の間の値となる。

（３）所望信号の再確認（ステップＳ２１〜２３）
本実施形態では、利得を変更してもＨｉｇｈ信号が検出されないときに（ステップＳ２１）、利得の調節を一旦中止し、所望信号の存在を再確認する（ステップＳ２２、Ｓ２３）。

まず、１回目〜Ｎ回目の利得の設定の結果、連続してＨｉｇｈ信号が検出されないか否かが判断される（ステップＳ２１）。Ｎは１以上の適宜の数とすることができる。Ｎ＝１の場合、１回目の利得の設定の結果、Ｈｉｇｈ信号が検出されないことを意味する。このように、復調器１０７は、Ｈｉｇｈ信号が検出されなかった回数を計数する計数部としても動作する。この判断が“Ｙｅｓ”であれば、利得が再び最大（第１の利得）に設定され、Ｈｉｇｈ信号が検出されるか否かが判断される（ステップＳ２２、Ｓ２３）。

（４）待ち状態への移行（ステップＳ２３、Ｓ１２）
ステップＳ２３での判断が“Ｎｏ”であれば、エッジ誤検出として、待ち状態へ移行する（ステップＳ１２）．

（５）利得の調節（ステップＳ３１、Ｓ３２）
ステップＳ２３での判断が“Ｙｅｓ”であれば、Ｎ回目の利得制御の続きからステップＳ１３、Ｓ１４と同様に、２分探索によって、利得が調節される。すなわち、可変増幅器１０５の利得をＨｉｇｈ信号が検出される最小の利得（第４の利得）に設定する。第４の利得は、第１の利得と第３の利得との間の値となる。

また、図６は利得の時間的変化の一例を表すグラフである。例としてＡＧＣによって利得が−１２ｄＢに設定されるまでの利得推移を示している。最小受信感度である０ｄＢでエッジ検出後、ＡＧＣ処理を開始する。−２４ｄＢ、０ｄＢ、−１２ｄＢ、−１８ｄＢ、−１２ｄＢの利得で、Ｈｉｇｈ信号の検出の有無が確認される。即ち、比較器１０６のしきい値を上回ること、すなわち５クロック分のデータのうちＨｉｇｈ信号が４回以上であることが確認される。

ここでは、１回目の利得制御により（−２４ｄＢ）、Ｈｉｇｈ信号が検出されなかったことから、２回目の利得制御において利得を最大（０ｄＢ）としている。即ち、この図は図４のフロー図でＮ＝１とした場合に該当する。この例では、利得を最大（０ｄＢ）としたことで、Ｈｉｇｈ信号が検出され、２分探索が再開されている。

２分探索の再開は１回目の利得制御の続きから行う。即ち、復調器１０７は、可変増幅器１０５の利得を第１の利得と第３の利得の間に設定する。１回目の利得制御でＨｉｇｈ信号が検出されなかったことから、３回目の利得制御により（−１２ｄＢ）に制御している。以下、２分探索の結果、利得を−１８ｄＢ、−１２ｄＢと制御している。利得−１８ｄＢではＨｉｇｈ信号が検出されないことを確認し、最終的に利得を−１２ｄＢに制御する。その後、利得−１２ｄＢでＨｉｇｈ信号が検出されること（５クロック分のデータのうちＨｉｇｈ信号が４回以上であること）を確認し、利得をロックしてＡＧＣ処理を終える。

ここでは、２回目の利得制御で利得を最大の０ｄＢにすることで、ＡＧＣプリアンブルの有無を判定している。すなわち、エッジを誤検出した場合、２回目の利得制御でエッジを誤検出したことを判定できる。無線通信装置１２は、その後のＡＧＣ処理を中止し、最小受信感度のまま待ち受け状態に遷移することができる。すなわち、誤検出直後に受信する無線通信装置１１が送信する無線信号を受信し復調することが可能になる。

（無線通信装置１１が送信するフレームフォーマット）
図７は、無線通信装置１１が送信するフレームフォーマットを示す。フレームフォーマットは、ＡＧＣ用プリアンブルＰＲ１、タイミング同期用プリアンブルＰＲ２、ＩＤビットＩＤ、命令ビットＣＯＤ、パリティビットＰＲＹを含み、例えば、ＡＳＫ変調方式の信号である。

lＡＧＣプリアンブルＰＲ１は全てＨｉｇｈ信号で構成される。
lタイミング同期用プリアンブルＰＲ２は、ＩＤビットや命令ビットのフィールドに存在しないユニークワードで構成される。

無線通信装置１２は、受信したＡＧＣ用プリアンブルで上述したようにエッジ検出とＡＧＣ処理を行う。

（効果の説明）
図８、図９は、通常のＡＧＣ処理時における信号の電力および比較器１０６の閾値の時間経過を表すグラフである。これらの図は、図６と異なり、可変増幅器１０５により増幅される前の信号の電力を基準として、比較器１０６の閾値を表している。この結果、このグラフでは信号の電力には利得の変更の影響は現れない。一方、比較器１０６の閾値に利得の変更の影響が見かけ上現れる。ここでは、相対電力−４８ｄＢ〜０ｄＢが図４での利得０ｄＢ〜−４８ｄＢに対応するものとする。即ち、これらの図での相対電力−４８ｄＢが図６での最大の利得０ｄＢに相当する。

図８では、無線通信装置１１からの所望波ＤＷの送信開始直前には、無線通信システム２０から干渉波ＩＷが送信されない。このため、ＡＧＣ処理に成功し、ＡＧＣ用プリアンブルＰＲ１で所望の利得に制御できる。即ち、所望波ＤＷよりも十分小さな干渉波ＩＷがタイミング同期用プリアンブルＰＲ２、ＩＤビットＩＤ、命令ビットＣＯＤ、パリティビットＰＲＹに存在しても干渉波の影響なく復調可能である。

図９では、無線通信装置１１からの所望波ＤＷの送信開始直前に、無線通信システム２０から干渉波ＩＷ１が送信されている。このため、ＡＧＣ処理に失敗している。無線通信システム２０からの送信信号（干渉波）により、エッジ検出を誤判定し、ＡＧＣ処理が開始される。その後、ＡＧＣ処理の最中に、無線通信装置１１が送信する無線信号を受信すると、２分検索による利得の設定に誤りが生じる。この例では、ＡＧＣ処理の結果、利得が０ｄＢ（相対電力−４８ｄＢ）に設定される。この結果、比較器１０６からの出力に干渉波ＩＷ２が影響を及ぼし、無線通信装置１１からの所望波の正確な復調が困難となる。

次に本実施形態でのＡＧＣ処理を説明する。図８のように、無線通信装置１１からの所望波ＤＷの送信開始後に、無線通信システム２０から干渉波ＩＷが送信されたとする。この場合、図５のステップＳ２１の判断が“Ｎｏ”となり、通常のＡＧＣと利得の変化状況は同様である。ＡＧＣ処理に成功し、ＡＧＣ用プリアンブルＰＲ１で所望の利得に制御できる。

図１０は、図９と対応し、本実施形態のＡＧＣ処理時における信号の電力および比較器１０６の閾値の時間経過を表すグラフである。

図１０では、無線通信装置１１からの所望波ＤＷの送信開始直前に、無線通信システム２０から干渉波ＩＷ１が送信されている。図９と異なりＡＧＣ処理に成功している。図９と同様に、無線通信システム２０からの送信信号（干渉波）により、エッジ検出を誤判定し、ＡＧＣ処理が開始される。

しかし、図５のステップＳ２１での判断が“Ｙｅｓ”となり、ＡＧＣ処理の途中でゲインを最大に設定される。この例では、利得−２４ｄＢ、−１２ｄＢ（相対電力でのしきい値で−２４ｄＢ、−３６ｄＢ）の２回に亘って、Ｈｉｇｈ信号が検出されないことで、利得が最大の０ｄＢに設定され、Ｈｉｇｈ信号が検出されないことで、待ち受け状態に移行している。即ち、この例は、図５のステップ２１においてＮ＝２とした場合に相当する。

待ち受け状態に、無線通信装置１１が送信する無線信号を受信することで、ＡＧＣプリアンブルＰＲ１のタイミングでＡＧＣ処理を行っている。この結果、所望波ＤＷの送信開始直前に、干渉波が送信された場合でも、干渉波の影響を受けることなく、所望波を正確に復調できる。

以上では、ＡＧＣプリアンブルＰＲ１を用いて、エッジを検出していた。これに対して、ＡＧＣプリアンブルＰＲ１とは別に、エッジ検出用プリアンブルＰＲ０を用いることも可能である。

図１１は、エッジ検出用プリアンブルＰＲ０を含むフレームフォーマットの一例を表すグラフである。ＡＧＣプリアンブルＰＲ１に先だって、エッジ検出用プリアンブルＰＲ０が配置される。この例のエッジ検出用プリアンブルＰＲ０は「ＨＬＨ」と２つのＨｉｇｈ信号、１つのＬｏｗ信号の組み合わせで構成される。エッジ検出用プリアンブルＰＲ０は「ＨＬＨ」以外に、「ＨＬＨＬＨ」、「ＨＨＬＨ」等種々のパターンを用いることができる。

このように、エッジ検出用プリアンブルＰＲ０を用い、無線通信装置１２がエッジ検出用プリアンブルＰＲ０のパターンを確認することでも、エッジの誤検出を防止することが可能である。

上述のように、無線通信システム１０では、無線通信装置１２のＡＧＣ処理において利得を最大に設定するステップを入れている。この結果、所望波の送信直前（無線通信装置１１が無線信号を送信する直前）に干渉波（無線システム２０が送信した無線ＬＡＮフレーム信号）が送信された場合においても、無線通信装置１２が所望波を受信し正常に復調可能となる。

（第２の実施形態）
ＡＧＣ処理をする期間内に所望波、干渉波を判別することで、干渉波の発生後所定時間後に所望波が発生した場合においてＡＧＣ処理が失敗する確率が低減される。

ここで、ＡＧＣ処理が失敗する確率を下げるには、ＡＧＣ処理時間を短縮してもよい。この技術を併用することで、さらにＡＧＣ処理が失敗する確率を下げることが可能である。以下、ＡＧＣ処理時間を短縮する手法に焦点を当てて説明する。

図１２は、第２の実施形態に係る無線通信システム３０の無線通信装置３２の内部構成を表す。無線通信システム３０の全体的構成は図１の無線通信システム１０と実質的に同様なので記載を省略する。

無線通信装置３２は、アンテナ１０１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２、整合回路（ＭＣ）１０３、可変減衰器（ＶＡＴＴ）１０９、整流器（ＲＥＣＴ）１０４、可変増幅器（ＶＡＭＰ）１０５、比較器（コンパレータ、ＣＭＰ）１０６、復調器（ＤＭＤ）１０７、機器本体（ＭＢ）１０８を有する。

無線通信装置３２は、無線通信装置１２に対して、可変減衰器１０９が追加されている。即ち、バンドパスフィルタ１０２を通過した信号は整合回路１０３を介して高周波で動作する可変減衰器１０９を介して整流器１０４に入力される。

ここでは可変減衰器１０９および可変増幅器１０５を用いて、無線通信装置３２の利得が調節される。また、既述のように、整流器１０４も利得の変更に利用可能である。

また、可変減衰器１０９および可変増幅器１０５は連続的に利得を変化するものではなく、デジタル的に利得を切り替えるものとする。可変減衰器１０９、可変増幅器１０５はそれぞれ、復調器１０７からの所定ビット列の制御信号ＶＣＮＴ１、ＶＣＮＴ２により、ステップ幅はＳ［ｄＢ］で利得が制御されるものとする。

また、第１実施例で述べた利得（第１乃至第４の利得）は、可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量を合わせた量になる。即ち、第１実施例で述べた可変増幅器１０５の利得は受信信号に対する増幅信号によって決まるので、第１実施例の利得は本実施例の可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量の両方をあわせたものに相当する。可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量の両方を調整することで、復調器１０７は、第１実施例と同様に利得（第１乃至第４の利得）を設定する。

所望の利得（第１乃至第４の利得）を実現するために、復調器１０７は、可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量のいずれか一方のみを調整してもよい。復調器１０７は、先に可変減衰器１０９の減衰量を調整し、さらに可変増幅器１０５の増幅量を調整してもよい。また、利得と可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量との関係を示す表や関数を予め用意しておき、復調器１０７がこの表や関数に従って可変減衰器１０９の減衰量及び可変増幅器１０５の増幅量を調整するようにしてもよい。

図１３は２分探索（バイナリ検索）によるＡＧＣ制御の一例を示す図である。電力−Ｌ（ｄＢｍ）、−Ｈ（ｄＢｍ）はそれぞれ、受信できる最小電力、最大電力を表す。即ち、電力−Ｌ（ｄＢｍ）、−Ｈ（ｄＢｍ）はそれぞれ、利得の最大および最小に対応する。電力−Ｍ（ｄＢｍ）はｄＢ表示した最大電力と感度電力の中心電力であり、Ｍ＝（Ｌ＋Ｈ）／２とする。受信ダイナミックレンジＣ＝Ｌ−Ｈ［ｄＢ］である。

入力された信号の電力が−Ｍ（ｄＢｍ）以上で−Ｍ＋Ｓ（ｄＢｍ）以下の場合を考える。エッジの検出後、利得の変更および比較器１０６によるＨ／Ｌの判定が繰り返される。この例では、電力が−Ｍ（ｄＢｍ）、−Ｍ＋２Ｓ（ｄＢｍ）、−Ｍ＋Ｓ（ｄＢｍ）、−Ｍ（ｄＢｍ）と順に変更される。即ち、この例では、エッジ検出してから、利得が４回変更される。

このように、２分検索では判断すべき領域がＷ＝２^{（ｗ＋ｑ）}（ｑ＝０もしくは１、ｗは整数）としたならば（ｗ＋１）ステップが必要となる。

（変形例１）
ここでは、利得設定の誤り率を小さくするために、利得設定のステップ数を２分検索に必要なステップ数以下とする。図１４は変形例１に係る無線通信装置３２ａの構成を示す。

無線通信装置３２ａは、無線通信装置３２と異なり、２つの比較器（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）１１１、１１２を有する。比較器１１１、１１２はそれぞれ、可変増幅器１０５、整流器１０４の出力を検出する。比較器１１１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に比べて、比較器１１２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は比較器１１１の基準電圧Ｖｒｅｆの１０^{（Ｓ／２０）}倍とする。１０^{（Ｓ／２０）}倍はｄＢ換算するとＳ［ｄＢ］を意味する。

可変増幅器１０５の最大利得をＥ［ｄＢ］とすると、比較器１１１に比べ、比較器１１２は（Ｅ＋Ｓ）［ｄＢ］高い値を基準として、Ｈ／Ｌを判定する。したがって、整流器１０４等が線形で動作する場合、利得の可変範囲の半分Ｃ／２［ｄＢ］がＥ＋Ｓ［ｄＢ］に等しければ、比較器１１２は２分検索の最初のステップの判定をしていることになる。

しかしながら、整流器１０４は「ｙ＝ｘ^２」の伝達関数をもつので、整流器以降のダイナミックレンジは２Ｃ［ｄＢ］となる。結果として、２Ｃ／２＝Ｃ＝（Ｅ＋Ｓ）［ｄＢ］と設定することにより２分検索の最初のステップでの判別を比較器１１２で行なうことができる。なお、この設定誤差は最小レンジのＳ［ｄＢ］以下にする必要がある。

次のようにして、比較器１１２で、２分検索の最初のステップでの判別をすることも原理的には可能である。即ち、比較器１１２の判定基準Ｖｒｅｆ２を比較器１１１の判定基準Ｖｒｅｆ１の１０^{（Ｃ／２０）}倍とし、比較器１１２を比較器１１１と同一の端子に接続する。しかしながら、この場合、−Ｍ（ｄＢｍ）以下の入力でも可変増幅器１０５の出力が飽和するため、比較器１１２では判定できない。
これを避けるため、本実施例では、整流器１０４の出力を比較器１１２に入力している。

図１５に初回の１ステップが短縮される様子を示す。実線は本実施例、破線は、従来例を表す。比較器１１１でのエッジ検出と同時に比較器１１２では入力信号レベルが−Ｍ（ｄＢｍ）より大きいか小さいかを判断している。このため、ステップ数が１低減している。

（変形例２）
次にもう一つのステップ削減手法について述べる。図１６は変形例２に係る無線通信装置３２ｂの構成を示す。無線通信装置３２ｂは、無線通信装置３２ａと異なり、比較器１１１、１１２共に可変増幅器１０５に接続されている。２分検索の最終ステップはその前のステップに対して、隣り合う領域でのＨ／Ｌを判定する。図１６の構成を用いることで、最終ステップの１つ前のステップで隣り合う領域を両方検出することができる。これにより２分検索の最終ステップを削除することができる。比較器１１１、１１２はそれぞれ、可変増幅器１０５、整流器１０４の出力を検出する。比較器１１１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に比べて、比較器１１２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は比較器１１１の基準電圧Ｖｒｅｆの１０^{（Ｓ／２０）}倍とする。

図１７に本手法による判定手順を示す。実線、破線はそれぞれ、本実施例および従来例に対応する。比較器１１２は比較器１１１と隣り合う領域でのＨ／Ｌを判別するものであり、比較器１１１と同時に判別することにより１ステップ短縮できる。

（変形例３）
以上のように、無線通信装置３２ａ、３２ｂは、比較器１１１、１１２を用いることで、２分検索の初期ステップ、または最終ステップを削減している。ここで、比較器１１２の入力先を切り替えることで、初期ステップ、または最終ステップの双方に、比較器１１２を利用可能である。

図１８は変形例３に係る無線通信装置３２ｃの構成を示す。無線通信装置３２ｃは、無線通信装置３２ａ、３２ｂと異なり、比較器１１２の入力に経路切り替え用のスイッチＳＷが設けられている。比較器１１２の入力は、スイッチＳＷを介して、整流器１０４の出力と可変増幅器１０５の出力の一方に接続される。

スイッチＳＷは、利得調整における初期ステップの判定に備えて、通常比較器１１２の入力を整流器の出力に接続する。比較器１１１によって信号到来は判別できるので（エッジ検出）、最終ステップまでにスイッチＳＷ１を制御して比較器１１２の入力を可変増幅器１０５の出力に接続する。これにより最終ステップは比較器１１１と比較器１１２の両方で入力範囲を設定する。これにより２ステップ削減できる。

（変形例４）
図１９は変形例４に係わる無線通信装置３２ｄの構成を示す。無線通信装置３２ｄは、無線通信装置３２ｃと異なり、比較器（ＣＭＰ３）１１３が付加されている。既述のように変形例３では比較器１１２を共用している。これに対して、変形例４では、比較器１１２、１１３はそれぞれ、整流器１０４の出力および可変増幅器１０５の出力を検出する。また、比較器１１２と比較器１１３の判定基準は比較器１１１の１０^{（Ｓ／２０）}とする。

図２０は、無線通信装置３２ｃ、３２ｄでの利得設定手順を示す。実線、破線はそれぞれ、本実施例および従来例に対応する。通常の２分検索に比べて初期ステップと最終ステップの２ステップが削減できている。

無線通信装置３２ｄでは、比較器１１１、１１２を有する。比較器１１１、１１２を常時動作すると、比較器１１２の消費電力分、消費電力が大きくなる。ここで、次のようにすることで、比較器１１２の消費電力を軽減することができる。即ち、比較器１１１で信号の有無を検出し、信号有りと判断したときに比較器１１２を動作させる。これにより比較器１１２は常時動作することはなく、信号が来たときのみ動作をすることになる。これにより比較器１１２の消費電力を低減できる。なお、無線通信装置３２ｃに対しても、この構成を適用できる。

図２１は、このときの利得設定手順を示す。実線、破線はそれぞれ、本実施例および従来例に対応する。本図に示すように、比較器１１２の動作はエッジ検出後になるため、判定もその分遅延することになる。しかし、利得を新たに設定する必要がない。このため、利得の設定後に判定する場合に比べて、比較器１１２の判定する時間は短くなる。

ここで、比較器１１２の判定基準Ｖｒｅｆ２を可変することが考えられる。すなわち、判定基準Ｖｒｅｆ２＝１０ｍＶ＊１０^{（ｎ＊Ｓ／２０）}とし、ｎをステップ対応して変化させる。

図２２は、このときの利得設定手順を示す。実線、破線はそれぞれ、本実施例および従来例に対応する。検出したいレベルが−ＭｄＢｍから（−Ｍ＋Ｓ）（ｄＢｍ）以下の場合、２ステップで検出できる。初回ステップでは比較器１１２の入力は整流器１０４の出力へ接続され、ｎ＝１とする。２ステップ目には比較器１１２の入力は可変増幅器１０５の出力へ接続され、ｎ＝３とする。この場合、比較器１１１の判定でＬが出力されるので、入力範囲が限定される。

上記に示したように、本実施形態では信号の有無の検出、および比較器の追加によるＡＧＣ設定時間の短縮により、ＡＧＣ設定の誤り確率を低減できる。
特に、本実施形態では２分探索を用いる場合のＡＧＣ設定について述べており、第１の実施形態の第４の利得、第５の利得設定時に上述した２分探索を用いたＡＧＣ設定を行うことで、ＡＧＣ設定時間の短縮、ＡＧＣ設定の誤り確率を低減できる。

ここで、速度の異なる複数の利得変更手段を利用して、利得を変更する場合がある。例えば、比較的高速の可変減衰器１０９、比較的低速の可変増幅器１０５を併用することが考えられる。この場合、高速の利得変更手段をできるだけ用いることで、全体として、利得制御の高速化を図ることが考えられる。

例えば、利得制御の初期および前半の段階に高速の利得変更手段のみを用い、利得制御の後半の段階に低速の利得変更手段で利得を制御する。具体的には、図５において、ステップＳ１３の初期段階（ステップＳ２１での回数Ｎより小さい段階）、Ｓ２２での利得の変更に高速の利得変更手段のみを用いる。このようにすると、エッジ誤検出の場合、高速の利得変更手段のみを用いられる。エッジ誤検出でない場合、最初は高速の利得変更手段のみが用いられ、途中から低速の利得変更手段もが用いられる。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０…無線通信システム、１１、１２…無線通信装置、１０２…バンドパスフィルタ、１０３…整合回路、１０４…整流器、１０５…可変増幅器、１０６…比較器、１０７…復調器、１０８…機器本体

Claims (6)

1. 受信信号を整流し直流信号を得る整流器と，
   第１の利得と前記第１の利得より小さい第２の利得との間で利得を変更可能であり，前記受信信号を前記利得で増幅し増幅信号を得る可変利得部と，
   前記増幅信号の電力を基準値と比較し比較結果を生成する比較器と，
   待ち受け状態時に前記電力が前記基準値より大きい前記受信信号を受信した場合に，前記利得を前記第１の利得と前記第２の利得との間の第３の利得に設定する制御部と，を有し，
   前記制御部は，
   前記電力が前記基準値より大きい場合に，待ち受け状態を解除し，
   前記第３の利得に設定後，前記電力が前記基準値以下だった場合に，前記利得を第１の利得に設定し，
   前記第１の利得に設定後，前記電力が前記基準値以下だった場合に前記待ち受け状態となり，前記電力が前記基準値より大きい場合に，前記利得を前記第１の利得と前記第３の利得との間であって，かつ前記受信信号を受信できる第４の利得に設定する
   ことを特徴とする受信装置。
2. 前記制御部が前記第３の利得を設定している場合に，前記電力が前記基準値より連続して小さかった回数を計数する計数部，をさらに有し，
   前記制御部は，前記計数部での計数結果が２以上の場合に，前記待ち受け時となることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 可変利得部は，前記受信信号を減衰し，減衰信号を前記整流器に入力する可変減衰器と，前記直流信号を増幅し前記増幅信号を得る可変増幅器とを有することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記直流信号と第２の基準値とを比較し，第２の比較結果を生成する第２の比較器をさらに有し，
   前記制御部は，前記比較結果及び第２の比較結果に基づき，前記第４の利得を設定することを特徴とする請求項３記載の受信装置。
5. 前記増幅信号と第３の基準値とを比較し，第３の比較結果を生成する第３の比較器をさらに有し，
   前記制御部は，前記比較結果及び第３の比較結果に基づき前記第４の利得を設定することを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. 受信信号を減衰する可変減衰器と，
   前記可変減衰器で減衰された受信信号を整流し直流信号を得る整流器と，
   前記受信信号を増幅し増幅信号を得る可変利得部と，
   前記増幅信号の電力を基準値と比較し比較結果を生成する比較器と，
   待ち受け状態時に前記電力が前記基準値より大きい前記受信信号を受信した場合に，前記可変減衰器での減衰率と前記可変利得部での利得とを合計した合計利得を第１の利得と前記第１の利得より小さい第２の利得との間の第３の利得に設定する制御部と，を有し，
   前記制御部は，
   前記電力が前記基準値より大きい場合に，待ち受け状態を解除し，
   前記第３の利得に設定後，前記電力が前記基準値以下だった場合に，前記合計利得を第１の利得に設定し，
   前記第１の利得に設定後，前記電力が前記基準値以下だった場合に前記待ち受け状態となり，前記電力が前記基準値より大きい場合に，前記合計利得を前記第１の利得と前記第３の利得との間であって，かつ前記受信信号を受信できる第４の利得に設定する
   ことを特徴とする受信装置。

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