JPH063947B2 - 自動利得制御回路 - Google Patents

自動利得制御回路

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JPH063947B2
JPH063947B2 JP58043495A JP4349583A JPH063947B2 JP H063947 B2 JPH063947 B2 JP H063947B2 JP 58043495 A JP58043495 A JP 58043495A JP 4349583 A JP4349583 A JP 4349583A JP H063947 B2 JPH063947 B2 JP H063947B2
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    • H04L27/32Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/3809Amplitude regulation arrangements

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動利得制御回路、特に多値直交振幅変調によ
るディジタル搬送波伝送方式の復調装置に用いられる自
動利得制御回路に関する。
搬送波を用いてディジタル信号を伝送するディジタル・
マイクロ回線のようなディジタル搬送波伝送方式におい
て、周波数帯域を有効に利用でき高能率な変調方式とし
て16値直交振幅変調(以下16値QAMと略記する)
のような多値直交振幅変調方式が注目され開発が進めら
れている。この変調方式は振幅変調方式の1種であっ
て、復調装置において直交位相検波された復調信号の振
幅をあらかじめ定められた複数の識別基準値と比較し、
ディジタル信号が再生される。従って、正しい信号再生
が行われるためには直交位相検波された復調信号の出力
レベルは、受信入力のレベル変動や回路の利得変動等に
かかわらず識別基準値に対して常に正しい値に制御され
る必要がある。
従来この種の制御回路としては、例えば特開昭57-13115
2号「自動利得制御回路」公報に記載されているごと
く、識別再生を行うアナログ・ディジタル変換器(以下
A/D変換器と略記する)の出力から制御信号を発生
し、直交振幅変調を受けた被変調波を増幅する振幅器、
例えば中間周波増幅器(以下IF増幅器と略記する)の
利得を制御する自動利得制御回路が一般に用いられてい
る。しかしながら、中間周波利得を制御する従来の回路
は、受信入力変動など直交する両変調成分に共通に影響
する変動要因に対しては制御範囲も広く有効であるが、
直交する各変調成分に対してそれぞれ別々に設けられて
いる位相検波器の検波感度やベースバンド増幅器の利得
に、温度変化や経年劣化によって違いが生じた場合には
これを救済することができず、従って識別誤りが発生し
易くなるという欠点がある。
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、ベースバンド増
幅器の利得差のような変動要因に対しても有効で、識別
誤りの発生を防止できる自動利得制御回路を提供するこ
とである。
本発明の自動利得制御回路は、多値直交振幅変調波を復
調する復調装置に用いられる自動利得制御回路におい
て、前記多値直交振幅変調波を伝送し第1の制御信号に
より利得が変化する第1の利得制御回路と、前記第1の
利得制御回路の出力を互いに90°位相の異った基準信
号で位相検波し同相および直交復調信号を出力する直交
位相復調器と、前記同相および直交復調信号をそれぞれ
多値識別してディジタル出力を発生する2つのアナログ
・ディジタル変換器と、前記直交位相復調器と前記アナ
ログ・ディジタル変換器との間に設けられ前記同相また
は直交復調信号を伝送し第2の制御信号により利得が変
化する第2の利得制御回路と、前記第2の利得制御回路
に接続される前記アナログ・ディジタル変換器の一方の
ディジタル出力のうち誤差信号及び極性判定信号を含む
出力の間で論理操作し前記第2の制御信号を発生させる
第1の制御信号発生器と、前記アナログ・ディジタル変
換器の他方のディジタル出力のうち誤差信号及び極性判
定信号を含む出力の間で論理操作し前記第1の制御信号
を発生させる第2の制御信号発生器とを備えている。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は特開昭57-131152号公報記載の16値QAMに
対する自動利得制御回路の従来例のブロック図であり、
参照番号1は直交振幅変調された入力信号100を増幅
する可変利得のIF増幅器、2は90°位相器により互
いに90°位相の異った基準信号102,103により
復調入力101を位相検波し、同相および直交復調信号
P及びQを出力する直交位相復調器、3及び4はベース
バンド増幅器、5及び6は増幅された同相および直交復
調信号P及びQをそれぞれ多値識別して2ビットの
再生出力信号X,X及びY,Yと誤差信号X
及びYとを出力するA/D変換器、7及び8はX
及びYとYを論理操作する排他的論理和回路
(以下EX−OR回路と略記する)、9及び10はジッ
タ成分を抑圧する低域フィルタ(以下LPFと略記す
る)、11はLPF9,10の出力を加算する加算器で
その出力は制御信号としてIF増幅器1に送られる。な
お再生出力信号X,Yは象限判定信号あるいは極性
判定信号ともよばれる。第2図は第1図の回路の動作を
説明するための16値QAM信号の識別領域図であり、
横軸および縦軸の同相および直交復調信号P及びQ
を表し、A/D変換器5及び6の信号識別基準値P
0、±2及びQ=0、±2の実線で区分された16の
領域は、16値QMA波の信号ベクトル平面上の識別領
域に対応している。図中の破線は各信号領域内の中心値
からのずれを識別する誤差信号の識別基準値で、P
とA/D変換器のディジタル電力X〜X,Y
〜Yの関係が示してある。第2図において白丸印は最
適動作状態における復調入力101の信号ベクトルの先
端位置を表しており、信号ベクトルの各軸に対する投影
が復調信号P,Qとなる。いま復調入力101が増
加すると信号ベクトルは白丸印から矢印の方向(座標原
点から放射状に遠ざかる方向)に増大し、A/D変換器の
出力X,X及びY,Yをそれぞれ論理操作した
EX−OR回路7及び8の出力は、すべての場合に
“0”となってIF増幅器1の利得を減少させ、復調入
力101の信号ベクトルの先端位置が元の白丸印に戻る
ように制御される。逆に復調入力101が減少すると信
号ベクトルの先端位置は矢印と反対の座標原点方向に移
動し、EX−OR回路7,8の出力はすべて“1”とな
ってIF増幅器1の利得を増加させる。従って、復調入
力101の信号ベクトルの先端は常に白丸印と一致する
よう制御され最適動作状態に維持される。
以上の説明では復調感度やベースバンド増幅器3,4の
利得は両直交成分に対して等しく、変化しないと仮定し
ているが、ベースバンド増幅器4の利得がベースバンド
増幅器3の利得よりも大きくなった場合には、A/D変
換器側に注目して考えると第2図において信号ベクトル
の先端位置が黒丸印に移動したと等価と考えられる。従
って、A/D変換器には誤差情報が発生しEX−OR回
路8の出力は常時“0”出力となりIF増幅器1の利得
を減少させるよう制御するが、これは黒丸印の位置を座
標原点に近づけるよう一点鎖線上を移動させることにな
り、白丸印の正常位置に復帰させることはできない。す
なわち、上述した従来の制御回路では位相検波後の回路
の利得に、温度変化や経時変化によって差が生じた場合
に効果がなく、最適動作状態からはずれるため雑音等の
影響による識別誤りが発生し易くなるという欠点があ
る。
第3図は本発明の一実施例のブロック図でありIF増幅
器1、直交位相復調器2、ベースバンド増幅器3、制御
信号により利得が変化する可変利得のベースバンド増幅
器4′、A/D変換器5及び6、EX−OR回路7及び
8、LPF9及び10から成り、EX−OR回路8の出力
でベースバンド増幅器4′を、EX−OR回路7の出力
でIF増幅器1を制御するよう構成されている。図中第
1図と同じ参照番号を附したものは第1図と同一の回路
を示す。この構成によれば第2図に矢印で示される受信
入力レベルの変動に対してはEX−OR回路7の出力に
よってIF増幅器1の利得を制御し、黒丸印で示すよう
な同相・直交成分間の利得偏差に対してはEX−OR回
路8の出力でベースバンド増幅器4′の利得を制御して
白丸印の位置に移動させることができる。
ここで、Q側ルートはIF増幅器1を含む制御ループ
と、ベースバンド増幅器4′を含む制御ループとが2重
にかかわっており、2重ループによる動作不安定が存在
するように思われるが、それは次のような手段によって
回避している。
すなわち、バースバンド増幅器4′の制御信号は、この
増幅器4′に接続されるA/D変換器6の出力から得た
誤差信号Y3及び極性判定信号Y1より得ており、また
IF増幅器1の制御信号はもう一方のA/D変換器5の
出力から得た誤差信号X3及び極性判定信号X1より得
ている。これにより、IF増幅器1の制御によりP側の
レベルとともにQ側のレベルも制御されるが、このレベ
ル変動はベースバンド増幅器4′の制御によって救済さ
れる。しかもベースバンド増幅器4′の制御によって、
IF増幅器1の制御信号をその出力から作成しているA
/D変換器5に接続されている、P側ルートのレベルを
変化させることはないので、動作はここで収束すること
になる。
このように見かけ上2重ループとなっているが、実質上
1重ループの動作をさせることが可能となっている。
もう少し詳しく説明を加えると、IF増幅器1と利得可
変のベースバンド増幅器4′を設けて、IF増幅器に対
応する第1の制御信号をPルートに設けられているA/
D変換器5の出力を論理操作することで得て、又ベース
バンド増幅器4′に対応する第2の制御信号をQルート
に設けられているA/D変換器6の出力を論理操作する
ことでそれぞれ得るような構成をとることで簡易な構成
で、且つ大きなダイナミックレンジを得て精密な制御を
安定に動作させている。以下説明する。
第3図の回路は、一見すると第2の制御信号がIF増幅
器1の動作によって影響を受けて、ベースバンド増幅器
4′を制御してしまうように見え、第3図は2重ループ
の如き不安定なループにみえる。しかし、第3図では第
1の制御信号がベースバンド増幅器4′の影響を受けな
い構成となっており、第1の利得制御ループはそのルー
プ単独で動作し収束可能となっていることにより、第2
ループは安定に動作する。即ち第一のループが動作収束
すれば、IF増幅器1の利得が固定されるため、その状
態で最適状態になるようにベースバンド増幅器4′の利
得が制御され第2のループが収束する。
次に大きなダイナミックレンジで且つ精密制御できる理
由について説明する。
第1のループはIF増幅器を含んでおり通常IF帯での
利得可変範囲は大きくとれ通常の設計により大きなダイ
ナミックレンジを得ることができる。又、第1の制御信
号はA/D変換器5出力より作成しているので精密な制
御が可能である。第2のループはベースバンド増幅器
4′を有しており、通常ベースバンド帯での利得可変範
囲は大きくとることができないが4′の入力レベルはす
でにIF増幅器1にて制御されており、ほぼ粗制御され
ている。4′で制御しなければならない範囲はP,Q間
のレベル差程度で良いので2〜3dB程度で十分である。
又第2の制御信号をA/D変換器6出力より作成してい
るので第2のループにおいても精密な制御が可能であ
る。
以上まとめると第1ループ単独でPルートに関して大き
なダイナミックレンジで且つ精密な制御を行うことがで
きる。又第1ループ、第2ループが補完し合ってQルー
トに関して大きなダイナミックレンジで且つ精密な制御
を可能としている。
次に第1及び第2のループのループ設計についてである
が、特別な制約条件はなく、通常のループ設計で良い。
特に2つのループ間の制御時定数の関係についても制約
はない(但し通常は共に同じ程度の値をとる。)。その
理由は第1及び第2ループの制御信号の作成方法を含む
第3図の構成をとることによってループの造作シーケン
スとして、第1のループが収束した後、第2のループが
収束するという動作シーケンスが画定しており、ループ
の制御時定数の選択は全体としての収束時間を決定する
にすぎず、収束の精度には大きな影響を与えないからで
ある。
第3図の実施例においては、同相復調信号P側に設けら
れた制御信号発生器(EX−OR回路7、LPF9から
成る)の出力でIF増幅器を制御し、直交復調信号Q側
に設けられた制御信号発生器(EX−OR回路8、LP
F10から成る)の出力でQ側に設けられた可変利得の
ベースバンド増幅器を制御しているが、可変利得のベー
スバンド増幅器をP側に設け、Q側の制御信号で上述の
実施例とは逆方向に利得を制御するように構成しても同
様の効果が得られる。又、P側及びQ側の両方のベース
バンド増幅器を可変利得として、P側の制御信号でIF
増幅器を、Q側の制御信号で両方のベースバンド増幅器
の利得を差動的に制御するように構成することもでき
る。又、上述の各例とは反対にP側の制御信号でベース
バンド増幅器を、Q側の制御信号でIF増幅器を制御す
るように構成してもよい。これまでの説明は16値QA
Mについて行ったが16値以外の多値直交振幅変調につ
いても同様の構成が可能なことは言うまでもない。更
に、通常の多値直交振幅変調では振幅変調レベルの間隔
は均等に選ばれているが、8相位相変調は変調レベル間
隔が不均等な多値直交振幅変調と考えられ本発明を適用
することが可能である。なお、上述の説明では直交位相
復調器の入力は中間周波信号としたが、中間周波に限定
されるものではない。
以上詳細に説明したように、本発明の自動利得制御回路
によれば、多値直交振幅変調波の復調再生にあたって、
入力信号の変動のみならず復調感度やベースバンド利得
の差に対しても対応することができるので、温度変化や
経時劣化に対しても安定で識別誤りの発生しない復調装
置が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の自動利得制御回路のブロック図、第2図
は16値QAMの識別領域図、第3図は本発明の一実施
例のブロック図である。 1…IF増幅器、2…直交位相復調器、3,4,4′…
ベースバンド増幅器、5,6…A/D変換器、7,8…
EX−OR回路、9,10…LPF、11…加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多値直交振幅変調波を復調する復調装置に
    用いられる自動利得制御回路において、前記多値直交振
    幅変調波を伝送し第1の制御信号により利得が変化する
    第1の利得制御回路と、前記第1の利得制御回路の出力
    を互いに90°位相の異った基準信号で位相検波し同相
    および直交復調信号を出力する直交位相復調器と、前記
    同相および直交復調信号をそれぞれ多値識別してディジ
    タル出力を発生する2つのアナログ・ディジタル変換器
    と、前記直交位相復調器と前記アナログ・ディジタル変
    換器との間に設けられ前記同相または直交復調信号を伝
    送し第2の制御信号により利得が変化する第2の利得制
    御回路と、前記第2の利得制御回路に接続される前記ア
    ナログ・ディジタル変換器の一方のディジタル出力のう
    ち誤差信号及び極性判定信号を含む出力の間で論理操作
    し前記第2の制御信号を発生させる第1の制御信号発生
    器と、前記アナログ・ディジタル変換器の他方のディジ
    タル出力のうち誤差信号及び極性判定信号を含む出力の
    間で論理操作し前記第1の制御信号を発生させる第2の
    制御信号発生器とを備える自動利得制御回路。
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