JPH1084237A

JPH1084237A - 受信自動利得制御方法及びシステム

Info

Publication number: JPH1084237A
Application number: JP9144343A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nakano; 野隆之中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1998-03-31
Also published as: CA2206751C; IN191038B; EP0812064A2; EP0812064B1; CA2206751A1; EP0812064A3; MX9703355A; DE69725048T2; KR100424245B1; CN1173077A; KR980007112A; US5784410A; DE69725048D1

Abstract

(57)【要約】【課題】入力信号レベルの変化の方向に関係なく同じ
最大制御ループ応答速度を提供するような自動利得制御
システムおよびその方法を提供すること。【解決手段】制御残差振幅制限回路１２を含み比較的
小さい制御残差値に対して精密な利得制御を提供し、同
時に比較的大きな制御残差値について増幅安定性を維持
するための制限利得更新値を提供する自動利得制御シス
テムを開示する。制御残差のプラスまたはマイナスの符
号にしたがって選択した係数で制御残差をスケーリング
して信号パワーの増加と減少で同じとなる最大制御ルー
プ応答速度を提供する自動利得制御システムを開示す
る。それぞれ制御残差の振幅を制限しプラスまたはマイ
ナスのどちらかの制御残差に基づいて選択した係数で制
御残差をスケーリングすることによりさらに正確で対称
性のある増幅利得制御の改善を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通信システム用の自動利
得制御システムおよびその方法に関し、さらに詳しく
は、移動体通信システムの受信器において使用する自動
利得制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信システムは加入者容量の増大
と信号品質改善の連続的要求に直面している。しかし信
号品質の改善は送信出力増大を必要とする傾向にあり、
一般に加入者容量とひきかえになる。前述の要求の双方
を満たす助けとなるような改善が本明細書において開示
される。

【０００３】最近、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）
規格が特に北米で、移動体通信システムで使用できるよ
うに認可された。ＣＤＭＡ規格に準拠して製造したシス
テムは、検出される入力信号レベルの大きな変動があっ
てもアナログからデジタルへ受信信号の十分な変換がで
きるように受信信号レベル制御を提供する自動利得制御
（ＡＧＣ）回路が必要である。受信信号レベルに対する
制御の改善を提供するようなＡＧＣシステムが本明細書
で開示される。

【０００４】陸上の移動通信受信器では、任意の場所で
検出される入力信号が複数のマルチパス成分を含む。マ
ルチパス成分は電波の反射、拡散、屈折による複数経路
に沿った信号の伝送に由来する。送信信号のマルチパス
成分が互いに同相の場合には相乗的干渉が発生し受信信
号の増強（電界強度の増大）が起こる。しかし信号のマ
ルチパス成分が位相的に互いに対向する場合、相殺的干
渉が起こって打ち消し合い、しばしば急激に、受信信号
の振幅を減少させる。

【０００５】移動体通信受信機がマルチパス伝送環境で
場所を移動する場合、電界強度がしばしば１桁またはそ
れ以上に変化する。このような電磁場の変化はレイリー
フェージングと呼ばれる。レイリーフェージングは信号
振幅および位相変化の包絡線変動（エンベロープ変動）
を発生する。信号振幅の包絡線の変動はレイリー分布に
したがうが、位相変動は均一な分布にしたがう。

【０００６】ＣＤＭＡ規格にしたがって動作する既存の
移動体通信システムでは、送信電力制御として周知の技
術を用いて基地局に対して動作している距離変化に起因
する移動体通信送信機から受信した信号の強度の変化を
補償して来た。送信電力制御技術の説明は米国特許第
５，０５６，１０９号に見ることができる。上記米国特
許は「開ループ送信電力制御」として知られる特定の技
術を説明しており、各々の移動機は検出した入力信号の
受信信号強度を決定することにより基地局から送信され
た信号電力の損失を推定する。このシステムでは、移動
機は受信信号推定強度を用いて受信側で基地局の推定信
号対雑音比を提供するように送信電力レベルを選択す
る。

【０００７】たとえば上記米国特許において説明されて
いるような送信電力制御技術は、レイリーフェージング
に起因する減少とは明らかに別の起原と作用とを有する
現象である平均送信損失だけを補償することができる。
平均送信損失は主として基地局と移動機との間の距離の
関数であり、これの影響は時間的にゆっくり変化する。
送信出力制御技術は、受信入力レベルの急激な大変動が
発生する現象であるレイリーフェージングを補償するこ
とを意図した、または補償できるものではない。

【０００８】前述のように、送信出力制御を使用する移
動体通信システムは移動機の自動利得制御（以下、「Ａ
ＧＣ」という）回路で決定される推定受信信号強度にあ
わせて送信出力を変化させる。その結果、ＡＧＣ回路の
応答性と精度が送信出力セッティングに、また原理的
に、送信制御が正確である程度多くの加入者グループで
信号受信を改善して用いることができるため移動体通信
システム全体の性能に大きく影響を及ぼす。移動体通信
システムでの合計送信損失は距離と干渉たとえばレイリ
ーフェージングの組合せ効果のため８０デシベルまたは
それ以上に達することがあり、また急激に大きな振幅変
動が起こることがあり、迅速に応答しこのような条件下
でも安定動作するＡＧＣ回路が必須とされる。

【０００９】従来技術の受信システムのＡＧＣ回路につ
いて図９を参照して説明する。図９において、参照番号
１は受信中間周波数信号、２は中間周波数増幅器、３は
中間周波数の信号をベースバンド信号に変換する中間周
波数／ベースバンド変換手段、４はＡ／Ｄ（アナログ／
デジタル）コンバータ、５はディジタル復調回路部へ送
られるディジタル信号、６はディジタル信号５のパワー
を計算するパワー計算手段、７は利得制御の残差を求め
る制御残差検出手段、８は制御残差検出手段７において
残差を求める際に基準となる基準信号、９は残差検出手
段７で検出した残差を対数の領域に変換する線形／対数
変換手段、１０は線形／対数変換手段で変換された残差
を係数倍するスケーリング手段、１１はスケーリング手
段の出力信号を累積し、中間周波数増幅器２における利
得値を出力する累積手段である。

【００１０】図９に示す回路構成の受信自動利得制御シ
ステムでは、中間周波数増幅器２を用いて、検出した受
信中間周波数信号１を増幅する。中間周波数／ベースバ
ンド変換手段３を用いて、増幅した中間周波数信号をベ
ースバンドへダウンコンバートする。Ａ／Ｄコンバータ
４はアナログ信号であるベースバンド信号をデジタル信
号５に変換する。デジタル信号５はＡＧＣ回路からディ
ジタル復調回路部（図示していない）およびパワー計算
手段６へ送られるディジタル信号である。

【００１１】パワー計算手段６はデジタル信号５のパワ
ーを計算する。制御残差検出手段７は計算した信号パワ
ーを基準信号８から減算して制御残差信号を提供する。
線形／対数変換手段９は制御残差信号を対数スケールへ
変換するために使用する。既存のシステムでは、線形／
対数変換手段９は（ローカル記憶の補助で）テーブル参
照と値の置き換えによって実施される。対数スケールの
ゼロｄＢ付近の領域では対数スケール値がこれらの領域
でマイナスの無限に向かう傾向にあるためゼロを定数値
に置き換える。

【００１２】スケーリング手段１０は対数スケール制御
残差信号にスケーリング係数をかけて累積手段１１へ利
得更新値を出力するために使用する。累積手段１１は直
前の利得制御値に利得更新値を加えて更新した利得制御
値を中間周波数増幅器２へ提供するために使用する。累
積手段１１はまた、利得制御値を、たとえば送信出力制
御に使用される受信信号強度推定値（ＲＳＳＩ）１４へ
変換するためにも使用する。

【００１３】図９の従来技術のＡＧＣ回路はＡ／Ｄコン
バータ４へのベースバンド信号入力レベルが一定に維持
されるように中間周波数増幅器２の利得を制御するよう
に動作する。Ａ／Ｄコンバータ４の入力での信号レベル
に対する制御はデジタル信号５についての演算で行なわ
れる。第１に、デジタル信号５のパワーがパワー計算手
段６で計算される。計算したパワーは制御残差検出手段
７で基準信号８から減算されて制御残差信号を提供す
る。

【００１４】中間周波数増幅器２の利得は累積手段１１
が提供する利得制御値に対して指数関数的に変化するた
め、線形領域の信号である制御残差信号は線形／対数変
換手段９で対数領域の信号、すなわち対数スケールに変
換されて線形フィードバック制御を行なう。対数スケー
ル制御残差信号はスケーリング手段１０でスケーリング
係数と掛け合せることによりスケーリングされてから累
積手段１１への利得更新値として提供される。ＡＧＣ回
路で使用するスケーリング係数はＡＧＣ回路の制御ルー
プ応答速度を決定する。つまり、スケーリング係数が大
きい程利得更新値が大きくなり、これが速い制御ループ
応答を提供する。スケーリング係数が小さいと、得られ
る利得更新値は小さく、遅い制御ループ応答を提供す
る。スケーリングの後、累積手段１１は直前の制御サイ
クルで用いた利得制御値へ利得更新値を加算して現在の
サイクルでの利得制御値を決定する。利得制御値νと中
間周波数増幅器２の利得ｇとの間の関係は次式によって
与えられる：ｇ＝Ｇexp［−αν］・・・・（１）ここでＧとαは正の値を有する定数である。ＡＧＣ回路
の全体としての入出力利得は、入力信号１（中間周波数
信号）のレベルをｘとしＡ／Ｄコンバータ入力信号４ａ
のレベルをｙと仮定すると次の関係がある：ｙ＝ｇｘ・・・・（２）（中間周波数／ベースバンド変換手段３の利得が１であ
ると仮定する）。Ａ／Ｄコンバータ４への入力信号レベ
ルは一定レベルに制御されているので、受信信号強度推
定値１４のｄＢ数は次式で与えられる：２０ｌｏｇｘ＝２０ｌｏｇ（ｙ／Ｇ）＋２０ανｌｏｇｅ（ｄＢ）・・・・（３）

【００１５】上記の式（１）から明らかなように、制御
ループ応答速度は受信ＡＧＣ回路の演算により作成され
た利得更新値の指数関数である。したがって、利得更新
値が大きい程他界制御ループ応答速度が得られ、一方で
利得更新値が小さい程低い制御ループ応答速度が得られ
る。図９の従来技術の回路例では、Ａ／Ｄコンバータ４
は−Ｖと＋Ｖの間のダイナミックレンジを有し、量子化
ステップ数Ｍは、Ｍ＝２となるようにビットＮで決定される。その結果として、
パワー計算手段６から出力される計算信号パワーｐは以
下の範囲の値を有する：Ｖ／（Ｍ−１） ≦ｐ≦Ｖ・・・・（４）つまり、図９の従来技術の回路では、基準信号８がＲで
あると仮定しスケーリング手段１０で使用する係数がＫ
であると仮定すると、利得更新値は以下の式で決定され
る：Ｋｓｉｇｎ［Ｒ−ｐ］ｌｏｇ（｜Ｒ−ｐ｜）・・・・（５）ここでｓｉｇｎ［−］は以下の関数を表わすｓｉｇｎ［ｘ］＝＋１（ｘ≧０に対して）ｓｉｇｎ［ｘ］＝−１（ｘ≦０に対して）・・・・（６）

【００１６】上記の式から、最大制御ループ応答速度は
スケーリング係数Ｋの関数であることが判り、これは信
号パワーｐがＡ／Ｄコンバータ４の範囲に制限され、ま
た基準値Ｒが固定されているためである。ここで説明し
ている従来技術のＡＧＣ回路と以下で説明する回路で
は、最大制御ループ応答速度をセットするためにひとつ
のスケーリング係数Ｋを用いている。精密な利得制御と
低い制御ループ応答速度が望まれるシステムでは小さい
スケーリング係数を使用し、大きな信号パワー変動を高
速で補償するために高い制御ループ応答速度が望まれる
システムでは大きなスケーリング係数を使用する。

【００１７】ＡＧＣが低い制御ループ応答速度を有する
場合、ＡＧＣ回路は小さな信号パワー変動に良好な補償
を提供するが、大きな信号パワー変動への応答は（たと
えばレイリーフェージングに起因するような）、適当な
利得値に達するまでに時間がかかりすぎるためうまく実
行されない。他方で、ＡＧＣ回路が高い制御ループ応答
速度を有する場合、ＡＧＣ回路は大きな信号パワー変動
を十分に補償するが、小さな信号パワー変動では増幅利
得に対してあまり精密な制御を提供しない。

【００１８】図１０はパワー計算手段で決定され、基準
値の比として表わされｄＢ単位でプロットした（１０
ｌｏｇ（ｐ／Ｒ））信号パワーとスケーリング手段１０
の出力での利得更新値との間の入出力の関連性を表わ
す。図１０に図示した値は以下の特定パラメータのセッ
ティングで得られる：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ＝１．０、Ｎ＝４（Ｍ＝１
６）

【００１９】図１０を調べることで理解されるように、
信号パワーの増加で得られる（即ち０ｄＢから＋１０ｄ
Ｂ）利得更新値の範囲（０から−１．３）は信号パワー
の減少で得られる（即ち０ｄＢから−１４ｄＢ）利得更
新値の範囲（０から＋０．４）とは異なっている。信号
パワーのプラスとマイナスの変化での信号更新値の大き
さ範囲の差は非対称制御ループ応答として表わすことが
できる。

【００２０】従来技術のＡＧＣ回路の例はまた信号パワ
ー範囲−２ｄＢから＋２ｄＢで一定のゼロ利得更新値が
得られる。既に説明したように、この結果はゼロ付近の
小さな制御残差値での実際の対数値の変わりに定数ゼロ
を減算することによる。従来技術のＡＧＣ回路で行なっ
ているようなゼロ値減算によって入力信号レベルの小さ
な変化では増幅利得が変化しないことになり、増幅利得
に対する精密制御が行なわれなくなる。

【００２１】図１１は従来技術の受信ＡＧＣ回路の第２
の例を示す略ブロック図である。図１１では、参照番号
１から参照番号１１と参照番号１４は図９に示したのと
同じ要素を表わしている。しかし図１１では、線形／対
数変換手段９がパワー計算手段６の信号パワー出力を対
数スケールに変換した後で基準信号８から減算して制御
残差信号を得るような回路構成が図示してある。また、
基準信号８が対数領域の値であることが上記従来例１と
異なる。

【００２２】図１１を参照すると、基準信号８はｌｏｇ
Ｒにセットされ、スケーリング手段１０の出力での利得
更新値は信号パワー出力ｐに対して以下の関係を有す
る：利得更新値＝Ｋｌｏｇ（Ｒ／ｐ）（７）

【００２３】図１２は図１１に図示した従来技術のＡＧ
Ｃ回路例でパワー計算手段６の信号パワー出力と利得更
新値の間の関係を示す。図１２において、図示した値は
以下の特定のセッティングで得られたものである：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ＝１．０、Ｎ＝４（Ｍ＝１
６）

【００２４】図１２の検証から理解されるように、従来
技術のＡＧＣ回路の動作によって、信号レベルの減少と
増加で各々最大および最小利得更新値＋１．４および−
１．０が得られる。最大と最小の利得更新値の大きさが
異なって（即ち絶対値で表すと、一方が１．４に対して
他方が１．０の大きさである）おり、最大制御ループ応
答速度は信号レベルが増加したかまたは減少したかによ
って異なることがわかる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の受信自動利得制御システムにおいては、受信信号
のレベルは上がった場合と、下がった場合とでは応答速
度が異なるため、その結果、信号パワー変動の時点でＡ
ＧＣ回路から提供される受信信号強度推定値の精度は変
化することがある。受信信号強度の不正確な推定によっ
て、移動機からは過剰なまたは不十分な送信パワーが放
射されるようになる。これはさらにシステム性能の低下
を招き、加入者容量を制限するおよび／または受信品質
を低下させる。

【００２６】また、受信信号レベルの急激な増減に対し
て安定に動作させるために制御ループの応答速度を遅く
（スケーリング手段１０における係数を小さく）した場
合、制御残差が大きくなるため、受信品質の劣化を招
く。

【００２７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、その目的は、比較的大きな入力信号レベル変化で一
定の制御ループ応答速度を提供し、比較的小さな入力信
号レベルの変化では高い制御ループ応答速度を提供する
ような自動利得制御システムおよびその方法を提供する
ことである。

【００２８】本発明の別の目的は、入力信号レベルの変
化の方向に関係なく同じ最大制御ループ応答速度を提供
するような自動利得制御システムおよびその方法を提供
することである。

【００２９】本発明のさらに別の目的は、既存のシステ
ムより小さな制御残差値で動作して送信の受信信号強度
のより一層正確な推定を行なうことが可能な受信自動利
得制御システムおよびその方法を提供することである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記およびその他の目的
は本発明の自動利得制御（ＡＧＣ）システムおよびその
方法によって提供される。本発明のＡＧＣシステムの一
態様は従来技術のＡＧＣ回路で使用されている線形／対
数変換手段を制御残差振幅制限手段に置き換えて実現さ
れる。このような構成により比較的大きな制御残差につ
いて一定の制御ループ応答速度が得られ、また比較的小
さな制御残差では大きな可変制御ループ応答速度が得ら
れる。そして上記の構成により、制御残差を小さく且つ
安定に動作させることができ、受信品質の向上を図るこ
とができる。

【００３１】本発明の別の態様においては、プラスとマ
イナスの制御残差値に対してＡＧＣ回路の非対称制御ル
ープ応答を減少するようなＡＧＣシステムおよびその方
法が提供される。本発明のこの態様のＡＧＣシステム
は、制御残差のプラスまたはマイナスの符号に基づいて
異なる係数を選択して制御残差信号をスケーリングする
可変スケーリング手段を含むことによりこれらの利点を
提供する。

【００３２】さらにまた、本発明は既存のシステムが現
在動作しているよりも小さな制御残差値でさらに頻繁に
動作する。これらの構成により、自動利得制御システム
の動作安定性を増加させ、増幅利得に対してさらに正確
な制御を提供する。さらに、本発明はプラスとマイナス
の信号レベル変化に対する非対称制御ループ応答を減少
して、受信品質の改善、および受信信号強度を推定する
に当たって精度を高めることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は本発明にしたがって構成し
た受信自動利得制御（ＡＧＣ）システムの第１の実施の
形態の概略ブロック図である。図１において、参照番号
１は受信中間周波数信号、２は中間周波数増幅器、３は
中間周波数の信号をベースバンド信号に変換する中間周
波数／ベースバンド変換手段、４はＡ／Ｄ（アナログ／
デジタル）コンバータ、５はディジタル復調回路部へ送
られるディジタル信号、６はディジタル信号５のパワー
を計算するパワー計算手段、７は利得制御の残差を求め
る制御残差検出手段、８は制御残差検出手段７において
残差を求める際に基準となる基準信号、１０は線形／対
数変換手段で変換された残差を係数倍するスケーリング
手段、１１はスケーリング手段の出力信号を累積し、中
間周波数増幅器２における利得値を出力する累積手段で
ある。１４は累積手段１１によって変換出力され、たと
えば送信出力制御に使用される受信信号強度推定値（Ｒ
ＳＳＩ）である。また、１２は制御残差信号の振幅を所
定範囲内に制限するために使用する振幅制限手段であ
る。

【００３４】図１に図示してあるように、本発明のＡＧ
Ｃシステムは制御残差信号の振幅を所定範囲内に制限す
るために使用する振幅制限手段１２を含む。振幅制限手
段１２は幾つかの周知の方法のいずれかで実現できる。
たとえば、（１）クリッパ回路によるもの、（２）２つ
の記憶してある閾値と入力信号を比較してこれに基づい
た値を減算する回路、または（３）テーブル参照回路、
などである。

【００３５】振幅制限手段１２はたとえばデジタル信号
プロセッサ（ＤＳＰ）にみられるような、ハードウェア
として配線組み立てされた論理回路、またはマイクロコ
ードまたはソフトコード素子によって実現することがで
きる。

【００３６】このような回路の構造の詳細は周知である
から、本明細書ではこれ以上詳細に説明するのを省略す
る。

【００３７】本発明の第１の実施の形態に係る受信自動
利得制御システムの動作について説明する。振幅制限手
段１２以外では、本発明のＡＧＣシステムの要素は上記
で説明した従来技術のＡＧＣシステムと同じように動作
する。したがって、本発明の新規な特徴についてだけこ
こで説明する。動作において、振幅制限手段１２は制御
残差検出手段７から出力される制御残差信号ｐの振幅を
制限する。例えば、基準信号８の値Ｒｗｏ０ｄＢとして
考え、±δ（δ＞０）ｄＢで振幅を制限する画合、振幅
制限手段１２は演算動作により以下に示すような関数ｆ
にしたがって信号を出力する：ｆ（Ｒ−ｐ）＝Ｒ（１−１０）（１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）≧δの場合）ｆ（Ｒ−ｐ）＝Ｒ−ｐ（δ＞１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）＞−δの場合）ｆ（Ｒ−ｐ）＝Ｒ（１−１０）（１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）≦−δの場合）・・・・（８）振幅制限およびその他の上記で説明した動作によって、
受信ＡＧＣシステム（中間周波数増幅器２）は以下に示
すような利得更新値を提供する：ｆ（Ｒ−ｐ）＝ＫＲ（１−１０）（１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）≧δの場合）ｆ（Ｒ−ｐ）＝Ｋ（Ｒ−ｐ）（δ＞１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）＞−δの場合）ｆ（Ｒ−ｐ）＝ＫＲ（１−１０）（１０ｌｏｇ（ｐ／Ｒ）≦−δの場合）・・・・（９）

【００３８】図２に図示してある数値利得更新値のプロ
ットは以下のような特定のパラメータセッティングで得
られたものである：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ＝１．０、Ｎ＝４（Ｍ＝１
６）、δ＝２．０

【００３９】図２から分かるように、本発明は範囲−δ
から＋δｄＢの外側（±δｄＢ以上）の比較的大きな制
御残差について一定振幅の利得更新値を提供するように
動作し、一方で制御残差の大きさの関数として決定され
る範囲−δから＋δの間の比較的小さな制御残差として
可変利得更新値を提供する。小さな制御残差で可変利得
更新値を提供することにより、増幅利得はさらに正確に
制御され、このため信号受信が改善される。同時に、大
きな制御残差について一定の利得更新値を提供すること
により、ＡＧＣシステムは効率的に応答し、さらにこの
ような条件下での安定性が向上する。

【００４０】振幅制限手段１２の実現方法としては、例
えば、ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）等の演
算装置を用いた場合、比較演算２回、代入演算１回程度
であり、容易に実現が可能である。記憶装置には比較演
算する際の２つの閾値のみを保存しておけばよい。

【００４１】以上のように、制御残差の振幅を制限し、
その制限した値に基づいて利得の更新を行なっていくこ
とによって、制御残差を小さく且つ安定に動作させるこ
とができ、受信品質の向上を図ることができる。

【００４２】図３は本発明による受信自動利得制御（Ａ
ＧＣ）システムの第２の実施の形態の構成を示す略ブロ
ック図である。図３において、参照番号１から参照番号
９、参照番号１１および１４は図１を参照して上記で説
明した従来技術のＡＧＣ回路の第１の例と同じ要素を表
わす。図３において、参照番号１３は制御残差の符号に
基づいて係数を選択し、乗算する可変スケーリング手段
である。この可変スケーリング手段１３は制御残差の符
号にしたがって選択したスケーリング係数で線形／対数
変換手段９の対数スケール制御残差出力をスケーリング
するために使用する。可変スケーリング手段１３は、た
とえば、制御残差のプラスまたはマイナス符号を決定し
選択し記憶してある係数でその信号を乗算するために作
成されたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等のハード
ウェアとして配線組み立てされた論理回路またはマイク
ロまたはソフトコード要素で実現することができる。可
変スケーリング手段１３の係数は以下のように選択す
る：Ｒ−ｐ≦０では、係数Ｋ１を選択するＲ−ｐ＞０では、係数Ｋ２を選択する

【００４３】係数値Ｋ１とＫ２は信号レベルの増加また
は減少に続く所望の制御ループ応答速度（追従速度）に
あわせて選択する。たとえば、Ａ／Ｄコンバータ４のダ
イナミックレンジを越える信号レベルの増加と減少の両
方に対して実質的に同じ制御ループ応答速度が所望され
る場合、係数Ｋ１とＫ２は図４に図示してあるような利
得更新値を提供するように選択する。図４は制御残差信
号と得られた利得更新値の間の入出力の関連性を示すグ
ラフである。図４において、利得更新値は以下のような
特定のパラメータセッティングで得られたものである：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ１＝１．０、Ｋ２＝３．５
６Ｎ＝４（Ｍ＝１６）図４を図１０に図示した従来技術１のＡＧＣ回路動作の
グラフと比較することで理解されるように、本発明のシ
ステムの動作は制御残差におけるプラスとマイナスの変
動に対して制御ループ応答の差を減少しており、制御ル
ープ応答の正負の変化に対する非対称性が改善されてい
ることがわかる。これによって受信品質と通信システム
全体の性能を改善している。

【００４４】可変スケーリング手段１３の実現方法とし
ては、例えば、ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳ
Ｐ）等の演算装置を用いた場合、正負判定の演算および
乗算それぞれ１回程度であり、容易に実現が可能であ
る。記憶装置には２つの係数を保存しておけばよい。

【００４５】以上のように、制御残差の符号に基づいて
可変スケーリング手段１３における係数を選択すること
で、制御ループ応答の正負の変化に対する非対処性が補
正された特性を有することができ、受信信号強度推定の
精度の向上を図ることができる。

【００４６】図５は本発明による本発明による受信自動
利得制御システムの第３の実施の形態の構成を示す略ブ
ロック図である。図５において、参照番号１から参照番
号９と、参照番号１１、１３、１４は図３を参照して上
記で説明した本発明の第２の実施の形態と同じ要素を示
す。本発明の第３の実施の形態の受信ＡＧＣシステムの
要素は第２の実施の形態の要素と同じ動作を行なうが、
線形／対数変換手段９を用いてパワー計算手段６の信号
パワー出力に対して対数領域への変換を行なうことと、
基準信号８が対数スケールで提供される点が異なる。

【００４７】この実施の形態においては、上記の本発明
の第２の実施の形態に関連して上記で説明したように、
係数Ｋ１とＫ２に割り当てられた特定の値は信号レベル
の増加と減少に続くＡＧＣシステムの制御ループ応答速
度を決定する。たとえば、Ａ／Ｄコンバータ４のダイナ
ミックレンジを越える信号レベルの増加と減少の両方に
応答した同じ更新値を提供するような制御ループ応答が
所望される場合、係数値Ｋ１とＫ２は図６に図示してあ
るような利得更新値を提供するように選択する。図６に
おいて、図示した値は以下のような特定のパラメータセ
ッティングで得られたものである：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ１＝１．０、Ｋ２＝０．７
１、Ｎ＝４（Ｍ＝１６）

【００４８】図６の検証から理解されるように、本発明
の第３の実施の形態の動作により、制御残差は制御残差
の符号に基づいて選択したスケーリング係数によりスケ
ーリングされる。その結果として、最大制御ループ応答
速度はプラスとマイナスの制御残差について同じにな
る。

【００４９】以上のように、制御残差の符号に基づいて
可変スケーリング手段１３における係数を選択すること
で、制御ループ応答の正負の変化に対する非対処性が補
正された特性を有することができ、受信信号強度推定の
精度の向上を図ることができる。

【００５０】図７は本発明本発明による受信自動利得制
御システムの第４の実施の形態の構成を示す略ブロック
図である。図７において、参照番号１から参照番号８
と、参照番号１１、１２、１４は図１を参照して上記の
第１の実施の形態で図示し説明したのと同じ要素を表わ
す。可変スケーリング手段１３は本発明の第２或いは第
３の実施の形態に関連してそれぞれの図を参照して説明
したのと同じ構成を有し同じように動作する。

【００５１】制御残差の符号にしたがって選択した係数
で制御残差をスケーリングするための可変スケーリング
手段を除いて、本発明の第４の実施の形態の動作は上記
で説明した本発明の第１の実施の形態の動作と同じであ
る。上記で説明したように、係数Ｋ１とＫ２に割り当て
た値は信号レベルの増加と減少に応答して自動利得制御
システムの制御ループ応答を決定する。たとえば、ＡＧ
ＣシステムがＡ／Ｄコンバータ４のダイナミックレンジ
を越えるような信号レベルの急激な増加と減少の両方で
同じ応答をするような制御ループ応答が所望の場合、係
数値Ｋ１とＫ２は図８に図示してあるような利得更新値
を提供するように選択する。図８において、値は以下の
ような特定のパラメータセッティングで得られたもので
ある：Ｖ＝５．０、Ｒ＝２．５、Ｋ１＝１．０、Ｋ２＝１．５
８、Ｎ＝４（Ｍ＝１６）、δ＝２．０

【００５２】図８の検証から分かるように、第４の実施
の形態のＡＧＣシステムはプラスとマイナスの制御残差
の両方について同じ大きさ、即ち１．４５を有する最大
利得更新値を提供する。本実施の形態のＡＧＣシステム
は振幅制限制御残差、および制御残差の符号にしたがっ
てスケーリングされる利得更新値を提供するように動作
する。その結果、比較的小さな制御残差について急速な
可変レート制御ループ応答を提供し、比較的大きな制御
残差値について一定レートの制御ループ応答を提供する
ような利得更新値が発生する。その結果、信号受信およ
び推定受信信号強度の精度が改善され、これによって移
動体通信システムの全体的性能を改善する。

【００５３】以上のように、制御残差の振幅を制限し、
その制限した値に基づいて利得の更新を行なっていくこ
とに加え、制御残差の符号に基づいて可変スケーリング
手段１３における係数を選択することで、制御残差を小
さく且つ安定に動作させること、さらにループ応答の正
負の変化に対する非対処性が補正された特性を有するこ
とができ、受信品質の向上ならびに受信信号強度推定の
精度の向上を図ることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御残差の振幅を制限し、その制限した値に基づいて利
得の更新を行なっていくことによって、制御残差を小さ
く且つ安定に動作させることができる。これにより、受
信品質の向上を図ることができる。また、従来、線形／
対数変換に必要とされた変換テーブルが不必要となり、
記憶装置の容量を節約することができる。

【００５５】さらに、本発明は、制御残差の符号に基づ
いて可変スケーリング手段における係数を選択すること
で、制御ループ応答の正負の変化に対する非対称性が補
正された特性を有することが出来るので、受信信号強度
推定の精度が向上するという効果も得られる。

【００５６】本発明について本発明の幾つかの好適実施
の形態にしたがって本明細書で詳細に説明したが、当業
者は以上の発明の態様に幾多の変更および改変を施すこ
とができよう。したがって、本願特許請求の範囲に記載
された発明の真の趣旨或いは発明の範囲には、これら全
ての変更、改変を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る受信自動利得
制御回路の構成を示す概略ブロック図

【図２】前記第１の実施の形態において信号出力に対し
て得られる利得更新値を示すグラフ図

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る受信自動利得
制御回路の構成を示す概略ブロック図

【図４】前記第２の実施の形態での信号出力に対して得
られる利得更新値を示すグラフである。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る受信自動利得
制御回路の構成を示す概略ブロック図

【図６】前記第３の実施の形態での信号出力に対して得
られる利得更新値を示すグラフである。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係る受信自動利得
制御回路の構成を示す概略ブロック図

【図８】前記第４の実施の形態での信号出力に対して得
られる利得更新値を示すグラフである。

【図９】従来技術の自動利得制御回路の第１の例の略ブ
ロック図

【図１０】図９に図示した従来技術の自動利得制御回路
での信号出力に対して得られる利得更新値を示すグラフ
図

【図１１】従来技術の自動利得制御回路の第２の例の略
ブロック図

【図１２】図１１に図示した従来技術の自動利得制御回
路での信号出力に対して得られる利得更新値を示すグラ
フ図

【符号の説明】

１受信中間周波数信号、２中間周波数増幅器３中間周波数／ベースバンド変換手段４Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ５ディジタル信号６パワー計算手段７制御残差検出手段８基準信号１０スケーリング手段１１累積手段１２振幅制限手段１３可変スケーリング手段１４受信信号強度推定値（ＲＳＳＩ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】利得更新値を生成して自動利得制御シス
テムの利得を制御するための方法であって、制御残差信号を生成するステップと、前記制御残差信号を振幅制限して振幅制限制御信号を生
成するステップと、前記振幅制限制御信号をスケーリングして前記利得更新
値を生成するステップと、を含むことを特徴とする受信
自動利得制御方法。
【請求項２】前記スケーリングのステップは前記振幅
制限制御信号の固定スケーリングを提供することを特徴
とする請求項１に記載の受信自動利得制御方法。
【請求項３】前記スケーリングのステップは前記制御
残差信号の符号にしたがって前記振幅制限制御信号の可
変スケーリングを提供することを特徴とする請求項１に
記載の受信自動利得制御方法。
【請求項４】利得更新値を生成して自動利得制御シス
テムの利得を制御するための方法であって、前記自動利得制御システムの信号入力の検出パワーに対
して線形の制御残差信号を生成するステップと、前記制御残差信号を対数残差信号に変換するステップ
と、前記対数残差信号を可変スケーリングして前記利得更新
値を生成するステップと、を含むことを特徴とする受信自動利得制御方法。
【請求項５】利得更新値を生成して自動利得制御シス
テムを制御するための方法であって、前記自動利得制御システムへの信号入力の検出パワーに
対して対数の制御残差信号を生成するステップと、前記対数残差信号を可変スケーリングして前記利得更新
値を生成するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】生成した利得更新値に応答する自動利得制
御システムであって、制御残差信号を提供するための制御残差検出手段と、前記制御残差検出手段に接続されて前記利得更新値を生
成する前に前記制御残差信号の振幅制限を行なうための
振幅制限手段と、を含むことを特徴とする受信自動利得制御システム。
【請求項７】前記振幅制限手段に接続されてここから
の出力をスケーリングし前記利得更新値を生成するため
のスケーリング手段をさらに含むことを特徴とする請求
項６に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項８】前記スケーリング手段は固定スケーリン
グ係数を提供することを特徴とする請求項７に記載の受
信自動利得制御システム。
【請求項９】前記スケーリング手段は前記制御残差信
号の符号によって変化する値を有する可変スケーリング
係数を提供することを特徴とする請求項７に記載の受信
自動利得制御システム。
【請求項１０】前記振幅制限手段は前記制御残差信号
が所定の大きさ範囲内にある場合に大きさが可変の出
力、また前記制御残差信号が前記所定の範囲を越える場
合に一定の大きさの出力を提供することを特徴とする請
求項６に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項１１】前記制御残差信号は前記自動利得制御
システムへの信号入力の計算パワーに対して線形である
ことを特徴とする請求項７に記載の受信自動利得制御シ
ステム。
【請求項１２】生成した利得更新値に応答する自動利
得制御システムであって、制御残差信号を提供するための制御残差検出手段と、前記制御残差検出手段に接続されて前記制御残差信号の
符号にしたがって前記制御残差信号を可変スケーリング
し前記利得更新値を生成するための可変スケーリング手
段と、を含むことを特徴とする受信自動利得制御システム。
【請求項１３】前記制御残差検出手段の入力に接続し
た線形／対数コンバータをさらに含むことを特徴とする
請求項１２に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項１４】前記制御残差検出手段と前記可変スケ
ーリング手段の間に接続された線形／対数コンバータを
さらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の受信自
動利得制御システム。
【請求項１５】入力される利得制御値にしたがって通
信信号を受信し増幅するための可変利得増幅器と、前記増幅通信信号をデジタル方式に変換するためのアナ
ログ−デジタル・コンバータ手段と、前記デジタル変換通信信号のパワーを計算するためのパ
ワー計算手段と、前記計算パワーの所定の基準からの偏差を表わす制御残
差信号を生成するための制御残差検出手段と、前記制御残差信号に応答して、前記制御残差信号の符号
によって変化するスケーリング係数で前記制御残差信号
をスケーリングして利得更新値を提供し、前記利得更新
値を用いて前記可変利得増幅器への前記利得制御値入力
を調整するための処理手段と、を含むことを特徴とする受信自動利得制御システム。
【請求項１６】前記処理手段は固定スケーリング係数
で前記制御残差信号をスケーリングすることを特徴とす
る請求項１５に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項１７】前記処理手段は可変スケーリング係数
で前記制御残差信号を可変スケーリングすることを特徴
とする請求項１５に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項１８】前記処理手段は前記制御残差信号を振
幅制限するための振幅制限手段をさらに含むことを特徴
とする請求項１５に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項１９】前記振幅制限手段は、前記制御残差信
号が所定の大きさ範囲内にある時に大きさ可変の値を、
また前記制御残差信号が前記所定の範囲を越える場合に
一定の大きさの値を提供することを特徴とする請求項１
６に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項２０】前記処理手段は可変スケーリング係数
で前記制御残差信号をスケーリングすることを特徴とす
る請求項１９に記載の受信自動利得制御システム。
【請求項２１】受信した中間周波数信号を増幅する中
間周波数増幅器と、中間周波数信号をベースバンド信号
に変換する中間周波数／ベースバンド変換手段と、前記
ベースバンド信号に対してアナログ／ディジタル変換を
行なうＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号の
電力を求めるパワー計算手段と、基準信号から前記パワ
ー計算手段の結果を差し引く制御残差検出手段と、検出
された制御残差の振幅を制限する振幅制限手段と、振幅
制限された信号を係数倍するスケーリング手段と、スケ
ーリング手段の出力信号を累積し、前記中間周波数増幅
器における利得を生成する累積手段とを有する受信自動
利得制御システム。
【請求項２２】受信した中間周波数信号を増幅する中
間周波数増幅器と、中間周波数信号をベースバンド信号
に変換する中間周波数／ベースバンド変換手段と、前記
ベースバンド信号に対してアナログ／ディジタル変換を
行なうＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号の
電力を求めるパワー計算手段と、基準信号から前記パワ
ー計算手段の結果を差し引く制御残差検出手段と、検出
された制御残差を対数の領域に変換する線形／対数変換
手段と、制御残差の符号に基づいて前記線形／対数変換
手段の出力信号を係数倍する際の係数を選択し、乗算す
る可変スケーリング手段と、可変スケーリング手段の出
力信号を累積し、前記中間周波数増幅器における利得を
生成する累積手段とを有する受信自動利得制御システ
ム。
【請求項２３】受信した中間周波数信号を増幅する中
間周波数増幅器と、中間周波数信号をベースバンド信号
に変換する中間周波数／ベースバンド変換手段と、前記
ベースバンド信号に対してアナログ／ディジタル変換を
行なうＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号の
電力を求めるパワー計算手段と、求められた電力を対数
の領域に変換する線形／対数変換手段と、基準信号から
前記線形／対数変換手段の結果を差し引く制御残差検出
手段と、検出された制御残差を制御残差の符号に基づい
て前記線形／対数変換手段の出力信号を係数倍する際の
係数を選択し、乗算する可変スケーリング手段と、可変
スケーリング手段の出力信号を累積し、前記中間周波数
増幅器における利得を生成する累積手段とを有する受信
自動利得制御システム。
【請求項２４】受信した中間周波数信号を増幅する中
間周波数増幅器と、中間周波数信号をベースバンド信号
に変換する中間周波数／ベースバンド変換手段と、前記
ベースバンド信号に対してアナログ／ディジタル変換を
行なうＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号の
電力を求めるパワー計算手段と、基準信号から前記パワ
ー計算手段の結果を差し引く制御残差検出手段と、検出
された制御残差の振幅を制限する振幅制限手段と、制御
残差の符号に基づいて前記振幅制限手段の出力信号を係
数倍する際の係数を選択し、乗算する可変スケーリング
手段と、可変スケーリング手段の出力信号を累積し、前
記中間周波数増幅器における利得を生成する累積手段と
を有する受信自動利得制御システム。