JPH073950B2 - 自動利得制御装置 - Google Patents

自動利得制御装置

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JPH073950B2
JPH073950B2 JP61193033A JP19303386A JPH073950B2 JP H073950 B2 JPH073950 B2 JP H073950B2 JP 61193033 A JP61193033 A JP 61193033A JP 19303386 A JP19303386 A JP 19303386A JP H073950 B2 JPH073950 B2 JP H073950B2
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、自動利得制御装置に関し、さらに詳しくは、
デジタル信号プロセツサにおける自動利得制御装置に関
する。
B.従来技術および発明が解決しようとする問題点 従来、信号処理に先立つて、入力される電気的信号また
は音響信号の利得を自動的に調整することが知られてい
る。代表的なものとして、ダイオード等の非線形デバイ
スを用いるハードウエアで自動利得制御（AGC）機構を
実現したものがある。デジタル信号処理の場合は、この
ような非線形デバイスは利用できない。普通、デジタル
信号プロセツサは、算術的な割算を行つて、AGCの機能
を果している。算術的な割算を用いる場合の欠点は、デ
ジタル信号プロセツサに相当量の処理能力が必要とされ
ることである。
AGC機構は、普通、振幅の変化する信号を受信するデバ
イスに用いられる。以下に述べるのは、そのような振幅
の変化する信号の例である。
（イ） マイクロホンと話者の距離が変化したり、個々
の話者が振幅を変化させてしやべる場合の、マイクロホ
ンを通した音声。
（ロ） 電話線を通したモデム信号。（電話線によつて
振幅の減衰が異なる場合） （ハ） 変化の原因が、話者と電話線の種類の両方にあ
る場合の電話線を通した音声。
自動利得制御機構は、信号制御の最も複雑な部分のほと
んどが作用しなければならない範囲のダイナミツクレン
ジを制限するのに役立つている。
すなわち、高レベルの信号によつて増幅器が飽和するの
を防止する一方、同時に、回路によつてもたらされる熱
雑音の影響を最小にしている。
前述のように、ハードウエアによつて実行する場合に普
通用いられる非線形デバイスは、デジタル信号プロセツ
サでは用いられない。そのようなプロセツサにおけるAG
C処理は、割算を用いる。典型的には、通常、ある期間
の最大サンプルをもつて入力信号レベルが決定され、次
いで、該入力信号レベルの算術的な反転が実行される。
次いで、ある期間中に続くすべての入力サンプルに、こ
の反転値が掛け合わされる。その結果、大きな入力信号
には小さなAGC値が掛け合わされ、小さな入力信号には
大きなAGC値が掛け合わされる。現在の信号プロセツサ
に伴う問題点は、割算が効率的に実行されないというこ
とである。結果として、デジタル信号プロセツサの処理
能力の多くが、自動ゲイン制御のためだけに用いられて
いる。このため、電話通信環境においては、二重多周波
検知式復調、コールプログレスおよび電話線モニタ等の
重要な機能に割かれる処理能力が減つてしまう。
米国特許第4191995号明細書には、ハードウエアで実現
されるデジタルAGC回路の例が開示されている当該回路
には、入力アナログ信号と該入力信号のデジタル表示の
それぞれに、減衰を制御して適用するための、アナログ
減衰器およびデジタル減衰器の両方が含まれている。ア
ナログおよびデジタル減衰器は、デジタル制御回路によ
る制御の下で作動する。米国特許第3996519号明細書に
も、ハードウエアで実現される自動利得制御装置を有す
るデジタル信号プロセツサが開示されている。そこで開
示されているプロセツサは、二つのパリテイ発生器と、
セツト・リセツト・フリツプフロツプ・シフト・レジス
タと、直列に接続されたシフト・レジスタの出力を制御
するロジツクとを利用している。
米国特許第4499586号明細書には、繰り返す第一と第二
の走査信号を受信するための受信器に用いられる自動利
得制御装置の制御を、マイクロプロセツサで行つたこと
が記述されている。該装置は、線形、および対数増幅器
を含んでいる。D/Aコンバータには、ピーク時の大きさ
の信号に応じて、デジタル利得制御信号を発生する手段
が提供されている。該D/Aコンバータは、デジタル利得
制御信号をアナログ利得制御信号に変換するものであ
り、アナログ利得制御信号は、線形増幅器の利得制御入
力に適用される。
米国特許第4477698号明細書には、遠方の電話機でのピ
ツクアツプを検知するための装置が開示されている。該
装置は高利得のバンドパスフイルタを用いるが、自動利
得制御は用いていない。該装置は電話機のコールピツク
アツプを検知できるけれども、自動利得制御を必要とす
るような異なつた音声レベルまたはモデム信号レベルの
埋め合わせをすることはできない。
したがつて、本発明は、デジタル信号プロセツサにおけ
る自動利得制御装置の改良を目的としている。本発明
は、また、非線形のハードウエアよりなるデバイスを用
いることのない自動利得制御装置の提供を目的としてい
る。
C.問題点を解決するための手段 本発明は、 （１）（ｉ）現在の利得値を記憶するための記憶手段
と、 （ii）入力されたサンプルに現在の利得値を乗じて積を
求めるデジタル演算手段 を備えた自動利得制御装置において、 （ａ） 一連の入力サンプルの各々を受け取る度に、上
記記憶手段に書き込まれている現在の利得値を読み取
り、該現在の利得値を上記デジタル演算手段に供給する
手段と、 （ｂ） 上記デジタル演算手段（ii）によって求められ
た積の絶対値に正の所定値を加算して和を求め、該和が
上記デジタル演算手段（ii）においてあふれを生じさせ
たか否かを判断する手段と、 （ｃ） 上記手段（ｂ）による判断結果が肯定的である
場合に、上記現在の利得値に１より小さな所定数を乗じ
る手段と、 （ｄ） 上記手段（ｂ）による判断結果が否定的である
場合に、上記現在の利得値に１より大きな所定数を乗じ
る手段と、 （ｅ） 上記手段（ｃ）または（ｄ）により生成された
積を、現在の利得値として上記記憶手段（ｉ）に書き込
む手段 を具備することを特徴とする。
上記手段（ｄ）が、 （d1） 上記デジタル演算手段（ii）によって現在の利
得値を用いた乗算が行われた回数をカウントする手段
と、 （d2） 上記カウントを所定カウント値と比較する手段
と、 （d3） 上記カウントが上記所定カウント値を越えたと
きに、上記現在の利得値に１より大きな所定数を乗じる
手段 を具備してもよい。
D.実施例 概要 本発明の目的および他の目的に従つて、音声、電話通信
およびモデムアプリケーシヨンでの自動利得制御（AG
C）を与えるデジタル信号処理環境における、自動利得
制御装置が提供される。本実施例によれば、正の所定値
（しきい値）が設定され、信号プロセツサに関連するデ
ータ記憶装置の記憶位置に記憶される。カウントしきい
値と同様、自動的に制御される利得値（以下AGC値と呼
ぶ）の初期値も設定され、データ記憶装置に記憶され
る。受信される各入力信号には、AGC値が掛け合わさ
れ、その積は、一時的に信号プロセツサのデータ記憶装
置の他の位置に記憶される。生じた積の絶対値は取り出
され、設定しきい値に加えられる。この演算の結果、デ
ジタル演算手段である信号プロセツサにあふれが生じた
ならば、（１より小さい正の分数が掛け合わされて）AG
C値は減らされ、その後、それまで設定AGC値が記憶され
ていたメモリ位置に戻され、記憶される。所定数の連続
的なサンプルがあふれを生じさせる場合、AGC値はセツ
トされた時間内に減らされる。この時間は、音声、二重
多周波（DTMF）受信およびモデム操作のために許容され
るひずみ時間よりも十分小さくなるように選択される。
最良の実施態様 第１図は、簡単な機能ブロツク図である。信号プロセツ
サ11は、テキサスインスツルメンツ社製TMS32010のよう
な市販品であつてよい。信号プロセツサ11は、ホストプ
ロセツサ19によつて完全に制御されるものであり、操作
前には、その中央演算処理装置（CPU）の命令をロード
しておかねばならない。信号プロセツサ11は、データメ
モリ13とともに命令メモリ12も使用する。ホストプロセ
ツサ19は、どちらのメモリ12、13にもアクセス可能であ
る。ただし、信号プロセツサ11と同時にアクセスするこ
とはできない。ホストプロセツサ19が命令メモリ12にア
クセスできるのは、信号プロセツサ11が休み、つまりリ
セツトされたときだけである。そのときには、ホストコ
ンピユータ19は、命令メモリ12からロードして、次い
で、信号プロセツサ11と常時動的に共有するデータメモ
リ13にスイツチする。信号プロセツサ11とホストプロセ
ツサ19は、ホストプロセツサ19による制御の下、割込み
マスキングによつてお互いに割込むことができる。
音声信号またはオーデイオ信号は、ライン21、22および
23を通じて受信器17に入力される。これらの信号は、振
幅が変化するものであり、例として、マイクロホン、電
話や電話線を通した音声、電話線を通したモデム信号を
挙げることができる。これらの入力信号はアナログ形式
なので、A/Dコンバータ16によつてデジタルに変換さ
れ、データレジスタ15に一時的に記憶される。これらの
デジタル化された信号は、その後、データメモリ13に入
力される。つまり、A/Dコンバータ16は、ライン21、22
および23を通じて入力されるアナログ信号をデジタル化
したサンプルを与える。これらのデジタル化されたサン
プル（以下「デジタルサンプル」という）がデータメモ
リ13に記憶され、振幅が調整され、その結果、信号プロ
セツサ11を用いる自動利得制御装置が得られる。
データメモリ13に記憶された信号の自動利得制御（AG
C）は、バス14を用い、データメモリ13と関連して、信
号プロセツサ11によつて行われる。データメモリ13に
は、デジタル化されて入力されたサンプルの他に、設定
値が記憶されている。設定値は、前記サンプルの自動ゲ
イン制御に用いられる。設定値の中には、しきい値（TH
VAL）、設定AGC値（AGCVAL）および設定カウントしきい
値（UPCNT）が含まれる。信号プロセツサ11がデータメ
モリ13のデジタルサンプルのAGC処理をする際、さらに
値が設定されて、データメモリ13に記憶される。これに
ついては、後で詳しく説明する。
第２図を参照しつつ、データメモリ13に記憶されたデジ
タルサンプルの自動利得制御について、さらに詳細に説
明する。AGCVALとUPCNTは、それぞれ、データメモリ13
からバス14を通じて信号プロセツサ11に入力される。デ
ジタルサンプルもまた、データメモリ13からバス14を通
じて信号プロセツサ11に入力される。信号プロセツサで
は、バス14を通じて入力された各デジタルサンプルに、
既にデータメモリ13に記憶済のAGC値が掛け合わされ
る。積の値は、PROVALとして一時的にデータメモリ13に
記憶される。積の絶対値がとられると、取り出されて、
既にデータメモリ13に記憶済のTHVALに加えられる。こ
の加算の結果、あふれが生じると、最初のAGC値に0.75
を掛け合わせたものがデータメモリ13に記憶され直す。
PRODVALが出力となるわけだから、PRODVAL自体が信号プ
ロセッサであふれを生じさせるような大きな値になるこ
とは避けなければならない。そこで、PRODVALがあふれ
を生じさせなくても、その絶対値がTHVALと足し合わせ
たならばあふれを生じさせるほどに十分に大であるなら
ば、現在の利得値に0.75を乗じて利得値を早期に低下さ
せるようにしたのである。この結果、あふれ、すなわち
出力ひずみが発生する頻度は少なくなる。AGCによるあ
ふれが生じるときは、さらに、カウント、つまりAGCカ
ウントは０にリセツトされる。
あふれ状態が生じない場合、つまり、PRODVALとTHVALの
和があふれを生じさせない場合、AGCカウント値は増加
される。かなり多くの数のデジタルサンプルが信号プロ
セツサ11に入力されてもしきい値があふれを起こさない
場合は、毎度増加するAGCカウント値は極めて大きなも
とのなる。したがつて、デジタルサンプルがあふれ状態
を生じさせない場合は、毎度、AGCカウント値と、既に
データメモリ13に記憶されているUPCNTの比較が行われ
る。AGCカウント値が最初のカウントしきい値を越える
場合は、AGC値に、1.01が掛け合わされる。続くサンプ
ルが入力されても出力されるしきい値があふれを起こさ
ない間は、毎度、AGC値に1.01が掛け合わされる。
AGCカウントにおけるAGC値の調整は、自動利得制御の対
象となる入力信号に生じるひずみが許容可能の範囲であ
ることを保証するような速さで行われる。許容可能なひ
ずみ時間は、音声の場合、15ミリ秒のオーダーであり、
二重多周波音の場合は、約５ミリ秒であり、モデムの場
合は、音声の場合よりもかなり長くなる。AGC値の変化
を十分速くしてひずみを確実に防げたならば、利得制御
済出力は、AGC値に、データメモリ13からバス14を通じ
て信号プロセツサ11に入力されるデジタルサンプルを掛
け合わせた積ということになる。
次に、第３図を参照しつつ、データメモリ13に記憶され
たデジタルサンプルに自動利得制御を施す他の実施例を
詳細に説明する。本実施例が前記実施例と異なる点は、
データメモリ13に、しきい値１およびしきい値２という
二つの設定しきい値が記憶されることである。しきい値
１はしきい値２より大きい。それにより、値２よりも低
いしきいが与えられる。本実施例によれば、しきい値２
によつてはもうあふれは生じないものの、しきい値１が
依然としてあふれを生じさせるレベルまでAGC値が落ち
ると、あふれの際のAGC値の減少量が減少する。このこ
とは、第２図の実施例と比べて、本実施例のフローチヤ
ートには追加された枝があることによつてわかる。すな
わち、第一のあふれに関する判断の後の“NO"の枝にお
いて、積の絶対値がAGCの第二の値に加えられる。ここ
で、あふれが生じるか否かにつき、さらに判断が行われ
る。あふれが再び生じるときは、AGCカウントはリセツ
トされるとともに、前記実施例の場合の0.75の代りに、
0.97が掛け合わされる。この第二のあふれに関する判断
に続く“NO"の枝は、前記実施例の場合の“NO"の経路と
同じである。すなわち、AGCカウントが増加された後、A
GCカウントが既にデータメモリ13に記憶済のカウントし
きいよりも大きいか否かについて判断が行われる。ここ
でAGCカウントがしきいを越えるときは、AGC値に1.01が
掛け合わされる。ここでも、入力されたデジタルサンプ
ルにAGC装置が作用して得られる積の値がシステムの利
得制御済の出力ということになる。
本実施例による操作の例として、初期AGC値を1000と仮
定する。また、最初の23個のデジタルサンプルのうちの
４個が第二のしきい値を越えるものと仮定する。この場
合、23番目のデジタルサンプルに達するまでには、AGC
値に0.75が４回掛け合わされることになる。すると、AG
C値は約316となる。さらに、次の15のサンプルのうち７
個が第一のしきい値を越えるが、第二のしきい値は越え
ないと仮定する。第一のしきい値に関連する乗数が、第
３図のように0.97である場合には、これら15のサンプル
の処理の後、AGC値は255となる。このような処理を繰り
返すことによつて、AGC値を適正な範囲に迅速に調整す
ることができる。
さらに他の実施例としては、複数のしきい値と複数のカ
ウントしきい値を用いるものが挙げられる。本実施例で
は、複数のしきい値のうちの最高値が、積と予定AGC値
の和と比較される。もし最高値よりも和の方が大きいな
らば、AGC値が減らされる。同様に、複数のカウントし
きい値が設定され、そのうちの最低値がAGCカウント値
と比較される。もしAGCカウント値の方が最低値よりも
大きいならば、AGC値に１よりも大きな数が掛け合わさ
れる。
以上、特に好ましい例とその変形例に基づいて本発明を
説明したが、もちろん、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、その他の変形を施すことが可能である。特に、変形
例として、多数のしきい値を用いて、AGC値の調整をよ
り正確に行うことができる。さらに、アツプマルチプラ
イヤにAGC値が作用するしきいレンジの機能を行わせて
もよい。
E.発明の効果 本発明の自動利得制御装置によれば、構造は簡単なが
ら、入力される一連のサンプルに応じて適正な利得値が
動的にかつ迅速に生成されるという優れた効果が得られ
る。
また、入力サンプルと現在の利得値の積の絶対値にさら
に正の所定値を足し合わせた和がデジタル演算手段であ
ふれを生じさせる場合には利得値を低い値に修正するよ
うにしたので、入力サンプルと利得値の積（出力）にひ
ずみが生じるのを防止する上で一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるシステムの機能ブロツク図で第
２図は、本発明の好ましい実施例の操作を説明するフロ
ーチヤートである、第３図は、本発明の他の実施例を説
明するフローチヤートである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ｉ）現在の利得値を記憶するための記憶
    手段と、 （ii）入力されたサンプルに現在の利得値を乗じて積を
    求めるデジタル演算手段 を備えた自動利得制御装置において、 （ａ） 一連の入力サンプルの各々を受け取る度に、上
    記記憶手段に書き込まれている現在の利得値を読み取
    り、該現在の利得値を上記デジタル演算手段に供給する
    手段と、 （ｂ） 上記デジタル演算手段（ii）によって求められ
    た積の絶対値に正の所定値を加算して和を求め、該和が
    上記デジタル演算手段（ii）においてあふれを生じさせ
    たか否かを判断する手段と、 （ｃ） 上記手段（ｂ）による判断結果が肯定的である
    場合に、上記現在の利得値に１より小さな所定数を乗じ
    る手段と、 （ｄ） 上記手段（ｂ）による判断結果が否定的である
    場合に、上記現在の利得値に１より大きな所定数を乗じ
    る手段と、 （ｅ） 上記手段（ｃ）または（ｄ）により生成された
    積を、現在の利得値として上記記憶手段（ｉ）に書き込
    む手段 を具備することを特徴とする、自動利得制御装置。
  2. 【請求項２】上記手段（ｄ）が、 （d1） 上記デジタル演算手段（ii）によって現在の利
    得値を用いた乗算が行われた回数をカウントする手段
    と、 （d2） 上記カウントを所定カウント値と比較する手段
    と、 （d3） 上記カウントが上記所定カウント値を越えたと
    きに、上記現在の利得値に１より大きな所定数を乗じる
    手段 を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の自動利得制御装置。
JP61193033A 1985-10-11 1986-08-20 自動利得制御装置 Expired - Fee Related JPH073950B2 (ja)

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JPS6288432A JPS6288432A (ja) 1987-04-22
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KR (1) KR900009193B1 (ja)
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BR (1) BR8604622A (ja)
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