JPH0946385A - 自動利得制御増幅器 - Google Patents

自動利得制御増幅器

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JPH0946385A
JPH0946385A JP19279695A JP19279695A JPH0946385A JP H0946385 A JPH0946385 A JP H0946385A JP 19279695 A JP19279695 A JP 19279695A JP 19279695 A JP19279695 A JP 19279695A JP H0946385 A JPH0946385 A JP H0946385A
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JP
Japan
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output
signal
gain
gain control
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP19279695A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Shirato
裕史 白戸
Satoru Tano
哲 田野
Yoichi Saito
洋一 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル信号処理により自動利得制御を行
なう回路に関し、復調後のベースバンド信号を用いて利
得制御を行なう構成を持ち、サンプリング位相の変動に
かかわらず良好に動作する自動利得制御増幅器の実現を
課題とする。 【解決手段】 搬送波帯増幅手段を経た入力信号を位相
検波する検波手段と、位相検波されたベースバンド信号
をシンボル周波数の2倍以上の周期でサンプリングする
A/D変換手段と、各サンプル値における同相及び直交
成分を各々2乗したものを加算する2乗和加算手段と、
該2乗和加算手段の出力を少なくとも1シンボル分積分
して受信電力を計算する積算手段と、前記受信電力に反
比例した利得制御信号を発生させる制御信号発生手段
と、該制御信号発生手段の出力をアナログ信号に変換す
るD/A変換手段と、該D/A変換手段の出力を波形整
形する波形整形手段とを設け、該波形整形手段の出力を
前記搬送波増幅手段の利得制御入力として、該搬送波増
幅手段の利得をフィードバック制御するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信において
受信レベル変動を低減し、受信機動作の安定化を図る目
的で受信機に設ける自動利得制御増幅器に関し、特に、
利得制御増幅器の制御信号をディジタル信号処理により
得るように構成した自動利得制御増幅器に係る。
【0002】
【従来の技術】無線通信において、近年、復調後のアナ
ログ信号をA/D変換し、ディジタル信号処理により干
渉補償、DCドリフト補償等の各種劣化要因を補償する
方法が普及しており、復調器自体もディジタル信号処理
により実現されている。
【0003】一般に、フェージング下では、受信レベル
が大きく変動し、A/D変換器において受信レベル上昇
時にはA/D変換器が飽和し、一方、受信レベル落ち込
み時には有効ビット数の減少等が発生する。
【0004】そのため、A/D変換器以前に受信レベル
変動を吸収することを目的として自動利得制御増幅器
(Automatic Gain Control A
mplifier;AGC増幅器)が挿入される。
【0005】AGC増幅器の装置構成としては、受信し
た搬送波帯信号を包絡線検波し、その出力からローパス
フィルタにより直流成分を取り出し、これを用いて搬送
波帯可変利得増幅器の利得に対するフィードバック制御
を行なう構成のAGC増幅器が用いられてきた。
【0006】また、前述のようにディジタル信号処理の
普及に伴い、復調後のA/D変換したディジタル信号を
用いて搬送波帯の増幅器の利得に対してフィードバック
制御を行なう構成のものが使用されるようになってき
た。
【0007】図5に、従来の技術によるAGC増幅器の
例として、中間周波数(Intermediate F
requency;IF)帯増幅器の利得をベースバン
ド信号に基づいて制御する構成のAGC増幅器を、QP
SK復調器に用いた場合の装置構成例を示す。
【0008】入力信号1はIF帯増幅器10を経てQP
SK復調器11へ入力される。復調器11は復調出力及
びシンボル周波数のクロック信号2を出力する。復調器
11の復調出力はA/D変換器12,13においてサン
プリングされ、同相/直交チャネルの識別点における信
号振幅を得る。この信号振幅を基に2乗回路14,1
5、加算回路16を用いて受信電力Pを得る。ここでの
受信電力Pは“数1”で定義される。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、I,Qは、それぞれ識別点におけ
る同相/直交チャネルの信号振幅である。
【0011】制御信号発生回路17は受信電力Pに反比
例した利得制御信号を発生する。図6に利得制御信号発
生回路に入出力の例として、入出力とも8ビットで入出
力の関係が一次関数で表わされる場合の例を示す。実際
には、入出力の変換はこのような変換テーブルを用いた
り、インバータを用いたロジック等で実現される。
【0012】この制御信号をD/A変換器18にてD/
A変換後、ローパスフィルタ19で直流成分を取り出
し、IF帯の利得可変増幅器10へ供給する。利得可変
増幅器10に対してフィードバック制御をかけることに
よりその利得を制御して受信電力を設定値に保持するこ
とが可能となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術によるAG
C増幅器は、A/D変換器のサンプリング位相が最適で
あれば良好に動作する。しかし、伝搬遅延時間の変動等
によりサンプリング位相が最適点からずれた場合、符号
間干渉により受信電力が一定でもサンプリング時点での
信号振幅はシンボル毎に異なった値を取る。
【0014】従って、シンボル周期毎にサンプリングし
た信号振幅を基に信号電力を計算すると、実際は受信電
力は変動していないにもかかわらず、識別点における信
号振幅が変化する。このような状態のときは、AGC増
幅器の利得制御の精度は低下する。
【0015】本発明は、上述したような課題を解決する
ために成されたもので、復調後のベースバンド信号を用
いて利得制御を行なう構成を持ち、サンプリング位相の
変動にかかわらず良好に動作するAGC増幅器を提供す
ることを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記「特許請求の範囲」に記載した手段により解
決される。すなわち、請求項1の発明は、搬送波帯増幅
手段を経た入力信号を位相検波する検波手段と、該位相
検波されたベースバンド信号をシンボル周波数の2倍以
上の周期でサンプリングするA/D変換手段と、
【0017】各サンプル値における同相及び直交成分を
各々2乗したものを加算する2乗和加算手段と、該2乗
和加算手段の出力を少なくとも1シンボル分積分して受
信電力を計算する積算手段と、前記受信電力に反比例し
た利得制御信号を発生させる制御信号発生手段と、
【0018】該制御信号発生手段の出力をアナログ信号
に変換するD/A変換手段と、該D/A変換手段の出力
を波形整形する波形整形手段とを設け、該波形整形手段
の出力を前記搬送波増幅手段の利得制御入力として、前
記搬送波増幅手段の利得をフィードバック制御するよう
に構成した自動利得制御増幅器である。
【0019】請求項2の発明は、入力信号を位相検波す
る検波手段と、ベースバンド増幅手段を経た前記位相検
波されたベースバンド信号をシンボル周波数の2倍以上
の周期でサンプリングするA/D変換手段と、各サンプ
ル値における同相及び直交成分を各々2乗したものを加
算する2乗和加算手段と、
【0020】該2乗和加算手段の出力を少なくとも1シ
ンボル分積分して受信電力を計算する積算手段と、前記
受信電力に反比例した利得制御信号を発生させる制御信
号発生手段と、該制御信号発生手段の出力をアナログ信
号に変換するD/A変換手段と、
【0021】該D/A変換手段の出力を波形整形する波
形整形手段とを設け、該波形整形手段の出力を前記ベー
スバンド増幅手段の利得制御入力として、前記ベースバ
ンド増幅手段の利得をフィードバック制御するように構
成した自動利得制御増幅器である。
【0022】本発明は、上述のようにビットレートのn
倍(nは2以上の整数)の周期で復調後の信号をサンプ
リングし、各サンプル値における同相/直交成分の2乗
和を少なくとも1シンボル分積算した値を基に、AGC
増幅器の利得制御を行なうことを最も主要な特徴とす
る。
【0023】従来の技術とはビットレートのn倍(nは
2以上の整数)の周期で復調後の信号をサンプリングす
る点、及び、各サンプル値における同相/直交成分の2
乗和を少なくとも1シンボル分積算した受信電力を算出
する点が異なる。
【0024】
【作用】AGC増幅器を良好に動作させるためには、復
調後の信号から受信電力を精度良く求める手段が必要と
なる。従来の技術では、サンプリング位相が最適点から
変化すれば、前述のように受信電力が一定であっても符
号間干渉のためサンプリング時点での信号振幅が変動す
るから、高い精度でAGC増幅器を制御することができ
なかった。
【0025】本発明は、シンボル周期毎にサンプリング
した信号振幅から信号電力を求める代わりに、1シンボ
ル当たり複数回観測した信号から平均の受信電力を計算
するようにしている。これを用いて利得制御することに
よりサンプリング位相が変化しても良好に動作するAG
C増幅器を実現することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態
の第1の例を示す図であって、自動利得制御増幅器の概
略の構成をブロック図として示している。この例は、Q
PSK復調器に本発明を適用したものであり、4倍サン
プリング(n=4)したベースバンド信号を基にIF帯
増幅器の利得を制御している。入力端子1より入力され
たIF信号はIF帯の利得可変増幅器10を経てQPS
K復調器11へ入力される。
【0027】該QPSK復調器11の同相/直交出力は
A/D変換器12,13により各々シンボルレートの4
倍の周波数のクロック信号3でサンプリングされ、各々
の2乗回路14,15を経て加算回路16に入力されサ
ンプル毎の瞬時電力Piが計算される。すなわち、サン
プル毎の瞬時電力Piは“数2”により計算される。
【0028】
【数2】
【0029】ただし、Ii,Qiはそれぞれサンプル毎
の同相/直交チャネルの信号振幅である。
【0030】瞬時電力Piを1シンボル分積算したもの
を受信電力Pと定義する。受信電力Pは“数3”で表わ
される。
【0031】
【数3】
【0032】受信電力P、すなわち積算回路20での計
算結果に基づき、制御信号発生回路17にて利得制御信
号を発生する。制御信号発生回路17は従来の技術の場
合と同様、入力に反比例した制御信号を発生する。これ
をD/A変換器18にて、D/A変換後、ローパスフィ
ルタ19を通し、IF帯利得可変増幅器10へ供給す
る。
【0033】IF帯利得可変増幅器10の利得に対し
て、フィードバック制御をかけることで、出力電力を設
定値に保持することができる。図4に従来、及び、本発
明の図1による構成を適用した場合の、最悪のサンプリ
ング位相におけるビットエラーレート特性の一実験結果
を示す。
【0034】図3は本発明の図1の構成を適用した場合
の効果を測定するために用いた回路構成を示すブロック
図であって、図1に等化器23とビットエラーレート測
定器24を付加した回路構成である。等化器23は伝送
路で生じる波形歪と位相回転を補償し、ビットエラーレ
ートの測定を可能とする。等化器23出力をビットエラ
ーレート測定器24に入力しビットエラーレートを測定
する。
【0035】伝送路の条件は2波独立レーリーフェージ
ングモデルで最大ドップラ周波数が10Hz、遅延分散
が250nsであり、A/D変換器のビット数は5ビッ
ト、等化器として5タップのフラクショナルRLS−D
FEを用いた。図4より、従来の技術では4×10-3
度の残留ビット誤りが生じるが、本発明によれば、残留
ビット誤りは10-5以下となり良好な特性を示すことが
分かる。
【0036】図2は本発明の実施の形態の第2の例を示
す図であり、自動利得制御増幅器の概略構成をブロック
図として示している。この例は先の例と同様QPSK復
調器に本発明を適用したものであり、4倍サンプリング
(n=4)したベースバンド信号を基にベースバンド増
幅器の利得を制御している。入力端子1より入力された
IF信号はQPSK復調器11へ入力される。
【0037】該QPSK復調器11の出力はベースバン
ド増幅器21,22を経て、A/D変換器12,13に
よりシンボルレートの4倍の周波数のクロック信号3で
サンプリングされ、同相/直交チャネルの信号はそれぞ
れ2乗回路14,15を経て加算回路16に入力され、
サンプル毎の電力Piが計算される。すなわち、サンプ
ル毎の電力Piは“数4”により瞬時電力が計算され
る。
【0038】
【数4】
【0039】瞬時電力Piを1シンボル分積算したもの
を受信電力Pと定義する。受信電力Pは“数5”で表わ
される。
【0040】
【数5】
【0041】受信電力P、すなわち積算回路30での計
算結果に基づき、制御信号発生回路17にて利得制御信
号を発生する。制御信号発生回路17は入力に反比例し
た制御信号を発生する。これをD/A変換器18にてD
/A変換後、ローパスフィルタ19を介して、ベースバ
ンド増幅器21,22へ供給する。ベースバンド増幅器
21,22の利得に対してフィードバック制御をかける
ことで、先の実施例と同様出力電力は設定値に落ち着
く。
【0042】以上の説明では、QPSK復調器に本発明
を適用した場合について述べているが本発明はこれに限
るものではなく他の変調方式にも適用できるものである
ことは言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
復調後のベースバンド信号を用いて利得制御を行なう構
成を持ち、サンプリング位相の変動にかかわらず、良好
な動作をするAGC増幅器を実現することができる。
【0044】すなわち、サンプリング位相が最適点から
変化する場合、符号間干渉のため復調後の同相/直交チ
ャネルの識別点での信号振幅の2乗和から受信電力を求
めると誤差が大きい。
【0045】そこで、本発明では復調後のベースバンド
信号をシンボルレートのn倍の周波数でサンプリングし
た信号を用いて平均電力を計算することにより、サンプ
リング位相にかかわらず受信電力を精度良く評価するこ
とができる。これによって、AGC増幅器の利得を誤制
御することが無くなり、本発明の目的であるサンプリン
グ位相によらないAGC増幅器の良好な動作を実現して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例を示す図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態の第2の例を示す図であ
る。
【図3】本発明のビットエラーレートの測定を行なう系
の例を示す図である。
【図4】ビットエラーレート特性の実験結果を示す図で
ある。
【図5】従来のAGC増幅器の例を示す図である。
【図6】利得制御信号発生回路の入出力の関係の例を示
す図である。
【符号の説明】
1 IF信号入力 2 シンボル周波数のクロック信号 3 シンボル周波数の4倍の周波数のクロック信号 10 中間周波数帯利得可変増幅器 11 QPSK復調器 12 A/D変換器 13 A/D変換器 14 2乗回路 15 2乗回路 16 加算回路 17 制御信号発生回路 18 D/A変換器 19 ローパスフィルタ 20 積算回路 21 ベースバンド利得可変増幅器 22 ベースバンド利得可変増幅器 23 等化器 24 ビットエラーレート測定器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送波帯増幅手段を経た入力信号を、位
    相検波する検波手段と、 位相検波されたベースバンド信号をシンボル周波数の2
    倍以上の周期でサンプリングするA/D変換手段と、 各サンプル値における同相及び直交成分を各々2乗した
    ものを加算する2乗和加算手段と、 該2乗和加算手段の出力を少なくとも1シンボル分積分
    して受信電力を計算する積算手段と、 前記受信電力に反比例した利得制御信号を発生させる制
    御信号発生手段と、 該制御信号発生手段の出力をアナログ信号に変換するD
    /A変換手段と、 該D/A変換手段の出力を波形成形する波形整形手段と
    を設け、 該波形整形手段の出力を前記搬送波増幅手段の利得制御
    入力として、該搬送波増幅手段の利得をフィードバック
    制御するように構成したことを特徴とする自動利得制御
    増幅器。
  2. 【請求項2】 入力信号を位相検波する検波手段と、 ベースバンド増幅手段を経た前記位相検波されたベース
    バンド信号をシンボル周波数の2倍以上の周期でサンプ
    リングするA/D変換手段と、 各サンプル値における同相及び直交成分を各々2乗した
    ものを加算する2乗和加算手段と、 該2乗和加算手段の出力を少なくとも1シンボル分積分
    して受信電力を計算する積算手段と、 前記受信電力に反比例した利得制御信号を発生させる制
    御信号発生手段と、 該制御信号発生手段の出力をアナログ信号に変換するD
    /A変換手段と、 該D/A変換手段の出力を波形整形する波形整形手段と
    を設け、 該波形整形手段の出力を前記ベースバンド増幅手段の利
    得制御入力とし、前記ベースバンド増幅手段の利得をフ
    ィードバック制御するように構成したことを特徴とする
    自動利得制御増幅器。
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