JPH06244662A - 自動利得制御増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペクトル拡散を利用した符号分割多重アク
セス（ＣＤＭＡ）移動通信の移動局に用いられ、ＦＤＭ
Ａ方式の場合と同様のダイナミックレンジのものを構成
する。 【構成】 可変利得増幅器１１の出力信号の瞬時包絡線
レベルが包絡線検波器１５で検出され、その検出出力に
より増幅器１１のバイアス電圧が変化されて利得が負帰
還制御される。増幅器１１の入力信号の平均レベルが平
均電力レベル検出器１６で検出され、これによりそのセ
ル内の現在の通話数に対応した信号が検出され、この検
出出力により、包絡線検波器１５の検波特性がずらされ
て、ＣＤＭＡに基づく通話増加分に対応するレベル増加
分補正される。増幅器１１の出力は可変利得増幅器１７
へ供給され、その利得が平均レベル検出器１６の検出出
力で制御され、前記検波特性のずれと対応した補正がさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスペクトル拡散を用い
てマルチアクセスを行う（ＣＤＭＡ方式）移動通信にお
いて、移動局において受信出力をほゞ同一レベルに自動
的に制御するために用いられる自動利得制御増幅装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】陸上移動通信の伝搬特性は、基地局と移
動局間の距離の変化に伴う変動（距離変動）、数十ｍ程
度の区間にわたる緩慢な変動（中央値変動）、及び数十
ｍ程度の区間での急激な変動（瞬時値変動）の３つで表
示される。このうち、距離変動に伴う受信信号レベルの
変化が最も大きく、基地局から離れたセルの端では、７
０ｄＢ以上受信信号レベルが減衰する。従って移動通信
の受信機のダイナミックレンジとしては７０ｄＢ以上要
求される。前述のように移動通信では、受信信号レベル
が７０ｄＢ以上変動し、隣合う周波数帯域のチャネルに
おいて別のユーザ（移動局）が通話を行っているため
に、隣接チャネルの不要信号を除去した後に信号を検波
できるレベルまで増幅する必要がある。

【０００３】アナログ信号伝送や次期に導入が予定され
ているディジタルシステムであるπ／４シフトＱＰＳＫ
変調のように、位相情報のみを用いるシステムにおいて
は、帯域制限後、リミタ増幅器で７０ｄＢ以上増幅する
ことにより受信機入力信号レベルの変動と無関係に一定
レベルにすることができる。しかし、線形変調を行う場
合、または情報を振幅成分にのせて伝送を行うシステム
においては線形受信を行う必要があり、従来のリミタ増
幅器を用いると振幅情報が失われるので、線形増幅を行
う自動利得制御増幅器が必要である。即ち、ディジタル
信号処理の進歩により、受信信号を予めＡ／Ｄ変換して
ディジタル信号処理による復調処理を行う場合が主流と
なっている。しかし、前述のように移動通信においては
フェージングによる受信レベル変動が７０ｄＢ程度と非
常に大きくなるため、レベルが低下した時にはＡ／Ｄ変
換における量子化誤差が増加するという問題点がおこ
る。これに対処するためには、受信レベル変動を補償す
る自動利得制御回路を用いることが不可欠である。

【０００４】図４Ａに従来のフィードバック型自動利得
制御回路を示す。バイアス電圧に応じて利得が可変な可
変利得増幅器１１と、その可変利得増幅器１１の出力信
号の包絡線レベルを検出し、その検出瞬時包絡線レベル
をバイアス電圧として可変利得増幅器１１へ帰還する瞬
時包絡線検波器１２とから構成される。検出した瞬時包
絡線レベルの変動に応じて可変利得増幅器の利得が変化
し、閉ループで可変利得増幅器１１の出力信号レベルが
一定になるように動作する。このフィードバック型の特
徴は、可変利得増幅器１１の出力信号を瞬時包絡線検波
器１２の入力としているので、瞬時包絡線検波器１２の
入力ダイナミックレンジは数十ｄＢ程度ですむ。しか
し、閉ループで補正するためにレベルの収束に時間がか
かり、信号レベルの瞬時変化には追従しにくく、バース
ト信号の立ち上がりのような瞬時変化には追従しにくい
欠点がある。

【０００５】図４Ｂに従来のフィードフォワード型の自
動利得制御回路を示す。これは可変利得増幅器１１の入
力信号の瞬時包絡線レベルが瞬時包絡線検波器１２で検
出され、この検出出力により可変利得増幅器１１の利得
が制御される。このフィードフォワード型自動利得制御
回路の利点は、開ループになっているので、可変利得増
幅器１１の入力信号を瞬時包絡線検波器１２の入力信号
としているので、瞬時立ち上がり特性はフィードバック
型より良好であるが、瞬時包絡線検波器１２の入力信号
レベルが７０ｄＢ以上変動する場合、広いダイナミック
レンジの瞬時包絡線検波器を用いる必要があり、これは
困難を伴う。従って、通常では図３Ａに示したフィード
バック型の自動利得制御回路が用いられる。

【０００６】従来の１つの周波数帯域を１ユーザが使用
するＳＣＰＣ／ＦＤＭＡシステム、複数のユーザのデー
タを時分割して多重し、１つの搬送波信号で伝送するＴ
ＤＭＡ／ＦＤＤシステムにおいては、移動局受信の信号
のダイナミックレンジは、前記の距離変動と瞬時変動を
併せた７０ｄＢ程度あればよい。しかし、送信側で情報
データを広帯域信号に拡散し、受信側では、逆拡散して
情報信号を復調するＣＤＭＡシステムにおいては多数の
ユーザが同一の周波数帯域を用いて伝送を行う。この場
合、受信部においては、中間周波数段の帯域制限後も自
チャネルの信号だけでなく、他のユーザに対する送信信
号も干渉信号として受信されるために、受信の自動利得
制御増幅回路に要求されるダイナミックレンジとして
は、従来の変動分に加えて加入者容量に伴うダイナミッ
クレンジが加わる。基地局受信ＩＦ段の信号レベルは通
話チャネル数に応じて変化する。同時通話チャネル数が
多い場合には、移動局から基地局に受信される信号は、
これら信号が受けるフェージングには相関がないため、
基地局の自動利得制御回路入力信号レベルはほゞ一定に
なると考えられる。１チャネルしか上り通話チャネルを
使用していない場合には、信号レベルは７０ｄＢ程度の
ダイナミックレンジを見込む必要がある。しかし、移動
局受信においては、全ての加入者に向けて基地局から送
信した信号が同一のフェージングを受けるために、基地
局受信のように平均化の効果はなく加入者容量変動分だ
け増加した、広ダイナミックレンジの自動利得制御回路
が要求される。以上のようにＣＤＭＡシステムにおいて
は、無線機受信部において帯域制限後の利得をかせぐ自
動利得制御回路として、従来の移動通信で適用されたも
のよりも広ダイナミックレンジの自動利得制御増幅装置
が必要になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、移動通
信の分野では、主に基地局からの距離変動に伴う減衰の
ために、中間周波数段の自動利得増幅器には、その利得
変化に対する広ダイナミックレンジ特性が要求される。
さらにＣＤＭＡ通信においては、多数のユーザが同じ周
波数帯域を用いるため、ユーザ数分だけ自動利得制御回
路に要求されるダイナミックレンジは拡大する。しかし
通常の自動利得制御増幅器、包絡線検波器を用いて８０
ｄＢ以上の広ダイナミックレンジ特性を有する自動利得
制御増幅装置を構成することは容易でない。この発明は
通常のものを用いて広いダイナミックレンジ特性が得ら
れる自動利得制御増幅装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、可変利得増
幅器の出力の包絡線レベルを包絡線検波器で検出し、そ
の検出出力により上記可変利得増幅器の利得を負帰還制
御する自動利得制御増幅装置を前提とし、請求項１の発
明においては、可変利得増幅器の入力信号の平均信号電
力レベルが平均電力レベル検出手段により検出され、そ
の平均信号電力レベルに応じて包絡線検波器の入力信号
がその検波範囲に入るようにレベルシフト手段により相
対的にレベルシフトされ、また上記可変利得増幅器の出
力側に第２可変利得増幅器が直列に接続され、この第２
可変利得増幅器の利得が上記検出平均信号電力レベルに
応じて、これが大きい程、利得が小さくなるように制御
される。

【０００９】請求項２の発明によれば基地局から送られ
て来た通話容量情報が容量情報制御電圧変換手段により
制御電圧に変換され、その制御電圧に応じて包絡線検波
器の入力信号がその検波範囲に入るようにレベルシフト
手段により相対的にレベルシフトされ、また上記可変利
得増幅器の出力側に第２可変利得増幅器だ直列に接続さ
れ、その第２可変利得増幅器の利得が上記制御電圧によ
り制御され、上記容量情報が示す容量が大きい程、利得
が小さくされる。

【００１０】

【作 用】前述のようにＣＤＭＡシステムにおいては、
通話を行っている加入者容量（通話容量）分だけ移動局
が受信する信号電力レベルが増加するために、受信機入
力信号レベルをフェージング周期よりも十分長い時間に
わたって平均化することによりその時の通話容量が検出
される。また基地局からそのセルあるいはセクタ内の通
話容量情報を下りの制御チャネルにのせて移動局に伝送
させ、これにより移動局ではそのセル、セクタ内の通話
加入者数情報を知る。

【００１１】各種の通話容量のもとで、距離変動、フェ
ージングによる瞬時変動によって変動したレベルを補正
する自動利得制御回路に要求されるダイナミックレンジ
は一定であり、通話容量の変動はフェージングにもとづ
く変動より著しく遅いから、通話容量にもとづくダイナ
ミックレンジの変動は他の変動分と分離できる。この分
離が前記の通話容量情報、つまり前記平均信号電力レベ
ルや容量情報変換制御電圧を基に行われる。つまり前記
平均信号電力レベルや制御電圧により通話容量に見合っ
た分だけ、瞬時包絡線検波器の検波曲線とその入力信号
とが相対的にレベルシフトされる。従って、可変利得増
幅器の出力が一定のレベルになる信号レベルが加入者容
量によって異なってくる。しかし、この分の信号レベル
の差は、通話容量の変動にもとづくダイナミックレンジ
分であり、通話容量が一定である限り一定であり、閉ル
ープを組んで瞬時的に補正する必要はない。瞬時変動を
吸収する可動利得増幅器の出力信号が、通話容量情報を
基に第２可変利得増幅器で通話容量に見合う分だけレベ
ルが補正され、最終的に自動利得制御増幅装置の出力信
号レベルは一定になる。

【００１２】ここで、従来の距離変動、瞬時変動分を吸
収する自動利得制御増幅器、包絡線検波器に要求される
ダイナミックレンジは、拡大していない。通話が開始、
終了し通話容量が変化するに従ってこれにもとづくダイ
ナミックレンジの補正が瞬時包絡線検波器の検波曲線と
その入力信号と相対的にレベルシフトで行われ、瞬時変
動に追従する必要のある自動利得制御回路に要求される
加入者容量分のダイナミックレンジの増大が吸収され
る。

【００１３】

【実施例】図１にこの発明の実施例を示す。可変利得増
幅器１１の出力信号が瞬時包絡線レベル検波器１５で信
号の瞬時包絡線レベルが検出され、その検出レベルに応
じて可変利得増幅器１１のバイアス電圧が制御されて、
可変利得増幅器１１の利得が帰還制御される点は図４Ａ
の場合と同一である。しかし瞬時包絡線レベル検波器１
５は、その入力信号レベルに応じたレベルを線形に出力
する範囲、いわゆる検波範囲に入力信号が入るように入
力信号と検波範囲とを相対的にレべルシフトさせること
ができるものである。この発明においては更に可変利得
増幅器１１の入力信号が平均電力レベル検出器１６に分
岐供給され、フェージング周期より十分長い時間での平
均信号電力レベルが検出され、その検出平均信号電力レ
ベルに応じて瞬時包絡線レベル検波器１５の検波範囲が
入力信号に対し、検出電力レベルが大きい程、大きいレ
ベルの部分になるようにレベルシフトされる。例えば平
均信号電力レベルが瞬時包絡線レベル検波器１５にバイ
アス信号として入力される。可変利得増幅器１１の後段
に可変利得増幅器１７が直列に接続され、この可変利得
増幅器１７の利得が、平均電力レベル検出器１６の検出
平均信号電力レベルに応じて制御され、検出平均電力レ
ベルが大きいと小さい利得とされる。なお図に点線で示
すように、瞬時包絡線レベル検波器１５の入力側にレベ
ルシフト手段１８を挿入し、可変利得増幅器１１の出力
信号に平均電力レベル検出器１６の出力平均信号電力レ
ベルを加算（減算）して瞬時包絡線レベル検波器１５へ
供給し、その結果その入力信号が検波範囲に入るように
してもよい。

【００１４】次にこの発明の動作原理を示す。通話容量
が少ない場合には、基地局が送信する信号レベルが小さ
いので自動利得制御増幅装置の出力信号レベルを一定に
するためには、可変利得増幅器１１の利得を大きくとる
必要があり、例えば、図２中のケース１の場合は受信信
号レベルがＥ₁ 〜Ｅ₃ で変動し、瞬時包絡線レベル検波
器１５の入出力特性が図２Ａの曲線２１の場合はその検
波出力レベルはＶ₁ 〜Ｖ₃ で変動し、この検波出力が可
変利得増幅器１１にバイアス電圧として与えられるか
ら、この増幅器１１のバイアス電圧に対する利得特性が
図２Ｂに示す場合、利得はＢ₁ 〜Ｂ₃ と変化して出力信
号レベルが一定レベルになり、この場合の増幅器１１の
ダイナミックレンジはＢ₁ 〜Ｂ₃ である。

【００１５】一方、通話容量が大きい場合は、例えばケ
ース２として示すように、受信信号レベルがＥ₂ 〜Ｅ₄
と、Ｅ₁ 〜Ｅ₃ よりも大きいレベルで変動し、瞬時包絡
線レベル検波器１５の出力はＶ₂ 〜Ｖ₄ と変動し、この
バイアス電圧により可変利得増幅器１１の利得がＢ₂ 〜
Ｂ₄ と変化して出力信号レベルが一定になる。この場合
の可変利得増幅器１１のダイナミックレンジはＢ₂ 〜Ｂ
₄ である。

【００１６】従って、このように通話容量が小さい場合
も、大きい場合も出力を一定レベルにするには、図４Ａ
に示した従来の自動利得制御増幅装置の場合は可変利得
増幅器１１に要求されるダイナミックレンジはＢ₁ 〜Ｂ
₄ となり大きなものとなり、また瞬時包絡線レベル検波
器１５に要求されるダイナミックレンジはＶ₁ 〜Ｖ₄と
大きなものとなる。

【００１７】しかし、この発明では図２Ａに示すよう
に、瞬時包絡線レベル検波器１５の特性をそのダイナミ
ックレンジを拡大させることなく、例えば曲線２１から
２２へ入力信号レベルに対してレベルシフトさせると、
通話容量が少ないケース１の場合も加入者容量が多いケ
ース２と同様のダイナミックレンジＢ₂ 〜Ｂ₄ で瞬時レ
ベルの補正を行うことができる。この場合、この瞬時変
動に追従する可変利得増幅器１１の出力信号レベルは、
通話容量に見合う分だけ異なるが、このレベルの補正は
瞬時変動に追従する必要がなく、通話容量情報を基に可
変利得増幅器１７で容易に補正される。

【００１８】図３に請求項２の発明の実施例を示し、図
１と対応する部分に同一符号を付けてある。この発明で
は可変利得増幅器１７の出力が復調器２５で復調され、
その復調出力はデータ分離回路２６へ供給され、これよ
り情報データは出力端子２７へ供給され、制御データは
出力端子２８へ供給され、その制御データ中のそのセル
あるいはセクタにおける通話中の加入者数を示す通話容
量情報が容量情報／制御電圧変換部２９で制御電圧に変
換され、その制御電圧により瞬時包絡線レベル検波器１
５におけるその検波範囲にその入力信号が入るように相
対的にレベルシフトされる。また前記制御電圧により可
変利得増幅器１７の利得が制御され、通話容量が多い
程、利得が小とされる。

【００１９】

【発明の効果】以上、説明したようにこの発明によれば
現在通話している加入者数に応じて、自動利得制御回路
の瞬時包絡線検波器の検波範囲と入力信号とが相対的に
レベルシフトされて、ＣＤＭＡシステムにおいて付加さ
れる通話加入者容量の変動に相当するダイナミックレン
ジ分が吸収され、瞬時変動に追従する必要のある自動利
得制御増幅回路のダイナミックレンジを増大させること
ができる。従来の各ユーザが異なる周波数帯で伝送を行
う場合の受信機の自動利得制御増幅器に要求される場合
と同様のダイナミックの自動利得制御増幅回路でＣＤＭ
Ａ伝送信号を受信することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示すブロック図。

【図２】Ａは瞬時包絡線レベル検波器１５の入出力特性
を示す図、Ｂは可変利得増幅器１１のバイアス電圧に対
する利得特性を示す図である。

【図３】請求項２の発明の自動利得制御回路を示すブロ
ック図。

【図４】Ａは従来のフィードバック型自動利得制御回路
の構成を示すブロック図、Ｂは従来のフィードフォワー
ド型自動利得制御回路の構成を示すブロック図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅利得が変化する可変利得増幅器と、
   その可変利得増幅器の出力信号の包絡線レベルを検出
   し、その検出出力により上記可変利得増幅器の利得を負
   帰還制御する包絡線検波器とを備えた自動利得制御増幅
   装置において、 上記可変利得増幅器の入力信号の平均信号電力レベルを
   検出する平均電力レベル検出手段と、 その検出した平均信号電力レベルに応じて、上記包絡線
   検波器の検波範囲に入力信号が入るようにレベルシフト
   を行うレベルシフト手段と、 上記可変利得増幅器の後段に直列に接続され、上記検出
   した平均信号電力レベルに応じて増幅利得が変化される
   第２可変利得増幅器と、 を設けたことを特徴とする自動利得制御増幅装置。
2. 【請求項２】 可変利得増幅器と、その可変利得増幅器
   の出力信号の包絡線レベルを検出し、その検出出力によ
   り上記可変利得増幅器の利得を負帰還制御する包絡線検
   波器とを備えた自動利得制御増幅装置において、 伝送されて来た通話容量情報を制御電圧に変換する容量
   情報制御電圧変換手段と、 その容量情報制御電圧変換手段からの出力制御電圧に応
   じて上記包絡線検波器の検波範囲にその入力信号が入る
   ようにレベルシフトをするレベルシフト手段と、 上記可変利得増幅器の後段に直列に接続され、上記容量
   情報制御電圧変換手段の出力制御電圧に応じて利得が制
   御される第２可変利得増幅器と、 を設けたことを特徴とする自動利得制御増幅装置。