JPH11298376A - 受信装置、及び受信方法 - Google Patents

受信装置、及び受信方法

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JPH11298376A
JPH11298376A JP11283198A JP11283198A JPH11298376A JP H11298376 A JPH11298376 A JP H11298376A JP 11283198 A JP11283198 A JP 11283198A JP 11283198 A JP11283198 A JP 11283198A JP H11298376 A JPH11298376 A JP H11298376A
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spread spectrum
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variable gain
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信したスペクトラム拡散変調信号を増幅す
る際の自動利得制御を高速、且つ高精度に行えるように
する。 【解決手段】 AGC制御部8は、ペクトラム拡散変調
信号を受信した初期の段階では電力演算部9にて演算さ
れた受信信号の電力に基づいてVGA(可変利得増幅
器)3の利得を制御し、この制御により受信電力が或る
程度安定した後に相関レベル検出部10により検出され
た相関ピーク信号の信号レベルに基づいてVGA3の利
得を制御するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
変調信号を復調可能な受信装置に関し、特に受信信号を
増幅する際のAGC(Automatic Gain
Control:自動利得制御)技術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、セルラー電話などで次世代の通信
方式としてCDMA(Code Division M
ultiple Access)が注目されている。こ
のCDMA方式は基本技術としてスペクトラム拡散の技
術を応用している。送信側に於いて擬似雑音系列符号
(拡散コード)による拡散変調を行い、受信側に於いて
送信側で使用したものと同一の符号を使って逆拡散復調
を行うことにより通信データを再生する。この拡散コー
ドとしては、お互いに直交する(すなわち、2つの信号
を乗積して積分した結果がゼロになる)複数の符号の組
み合わせを使うことができる。この複数組の直交した符
号を利用して、例えば基地局からはこの複数組の直交符
号をそれぞれ通信する複数の移動局に割り振り、これら
各組の符号で拡散変調した信号を多重化して同時に送信
する。そして、各移動局では、受信を希望する信号に対
応する符号を使用して逆拡散することにより、多重化さ
れた信号の中から所望の信号のみを取り出すことが可能
となる。
【0003】このように、スペクトラム拡散通信の受信
処理においては、送信側と同一の符号により逆拡散処理
を行うが、この逆拡散処理にはマッチトフィルタや、ス
ライディング相関器などの相関演算器が使われる。この
相関演算器による受信信号の相関信号は、図4に示すよ
うなものとなり、この信号波形のピーク(相関ピーク)
から伝送データを再生する。なお、この相関ピークのレ
ベルは相関演算器に入力される受信信号のレベルの比例
する。
【0004】従来の受信装置の例を図2、図3に示す。
従来、図2の例では、直交復調器4によりI成分とQ成
分に分離した信号I1,Q1をA/D変換した後、IとQ
の二乗和を求めることにより受信電力値を得て、この結
果を用いてAGC制御部にてVGA(Variable
Gain Amplifier:利得可変増幅器)3
の利得を制御することにより、A/D変換器5に入力さ
れる信号レベルを無線伝搬の変動によらない一定値とす
る。
【0005】また、図3の例では、スペクトラム拡散変
調処理時に使用された複数の拡散コードのうち、受信を
希望する信号に対応する拡散コードで相関演算を実行す
る。その結果、図4に示す波形の相関ピークを得て、そ
の相関ピークのレベルに応じてAGCを行うことによ
り、所望の信号成分に対して精度よく利得を制御するこ
とが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2の例で
は、AGCのフィードバック制御はA/D変換器5のサ
ンプルレート(このサンプルレートは、通常、CDMA
方式では、チップレート、すなわち拡散信号の周波数の
2倍以上)でサンプルされ、その各々について電力演算
を実行するため、入力信号の変動に対して高速に追従で
きる高速なAGCを実現できる。反面、基地局から各移
動機へ送られてくる多重化された信号、および隣のセル
の基地局からの信号など、全ての妨害波を含めた信号の
全体の電力に対してAGCを行うため、復調すべき信号
成分に対するAGC精度は望めない。
【0007】一方、図3の例では、復調すべき受信信号
の自己相関成分をマッチトフィルタ等による相関演算器
6で取り出し、その相関ピーク信号の信号レベルに基づ
いてAGC制御をかけるため、図2の例に比較して所望
の信号成分に対するAGC精度は良いため後段の復調特
性の劣化を低減できるが、相関ピークはコード発生器1
1で発生される拡散コードの1周期に1回しか発生しな
いため、AGC制御部8に入力される信号が時間的に間
引かれたものとなり、AGCの応答は遅くなる。
【0008】また、相関ピークのレベルが最大受信感度
を下回るほど低下した場合を考えると、このときには相
関ピークは検出されず、相関演算器6の出力は他の拡散
コードにより拡散された信号からの相互相関などのノイ
ズとなり、この時のAGCは、このノイズが所定のしき
い値に達するようにVGA3の利得(ゲイン)を調整す
る。
【0009】通常、自己相関のない信号による相関演算
器6からの出力は小さいため、しきい値を超えるまでV
GA3のゲインをあげると、その前段のRF部2は総電
力波形により動作しているため、信号レベルが結果的に
上がり、アナログ回路であるRF部2とVGA3は飽和
領域に入る。この状態から受信感度範囲内のレベルの信
号が入ってくると、その飽和したアナログ回路は飽和状
態からの復帰動作となり、復帰に通常の応答以上の長い
時間を要する。
【0010】本発明は、このような背景の下になされた
もので、その課題は、受信したスペクトラム拡散信号を
増幅する際の自動利得制御を高速、且つ高精度に行える
ようにすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、スペクトラム拡散変調信号を復調可能な
受信装置において、受信に係るスペクトラム拡散変調信
号を利得を変更可能に増幅する可変利得増幅手段と、前
記可変利得増幅手段により増幅されたスペクトラム拡散
変調信号を直交復調する直交復調手段と、前記直交復調
手段により直交復調された2つの直交復調信号に対して
拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行
う相関演算手段と、前記直交復調手段により直交復調さ
れた2つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演
算手段と、前記相関演算手段により相関演算されて出力
された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラ
ム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出
手段と、前記電力演算手段と相関レベル検出手段の処理
結果に基づいて前記可変利得増幅器の利得を制御する利
得制御手段とを備えている。
【0012】また、本発明は、スペクトラム拡散変調信
号を復調可能な受信装置において、受信に係るスペクト
ラム拡散変調信号を利得を変更可能に増幅する可変利得
増幅工程と、前記可変利得増幅工程により増幅されたス
ペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調工程
と、前記直交復調工程により直交復調された2つの直交
復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うこと
により逆拡散を行う相関演算工程と、前記直交復調工程
により直交復調された2つの直交復調信号から受信電力
を演算する電力演算工程と、前記相関演算工程により相
関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信
に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出す
る相関レベル検出工程と、前記電力演算工程と相関レベ
ル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の
利得を制御する利得制御工程とを備えている。
【0013】また、本発明では、前記可変利得増幅手段
・工程、及び直交復調手段・工程は、アナログ信号とし
ての前記スペクトラム拡散変調信号に対して処理を行っ
ている。
【0014】また、本発明では、前記相関演算手段・工
程は、デジタル信号に変換された前記2つの直交復調信
号に対して処理を行っている。
【0015】また、本発明では、前記スペクトラム拡散
変調信号は、CDMA(CodeDivision M
ultiple Access)方式によりスペクトラ
ム拡散処理された信号となっている。
【0016】また、本発明では、前記利得制御手段・工
程は、前記スペクトラム拡散変調信号を受信した初期の
段階では前記電力演算手段・工程の処理結果に基づいて
前記可変利得増幅器の利得を制御し、該制御により受信
電力が或る程度安定した後に前記相関レベル検出手段・
工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の利得を
制御している。
【0017】また、本発明では、前記利得制御手段・工
程は、前記相関レベル検出手段・工程の処理結果に基づ
いて前記可変利得増幅器の利得を制御した結果、前記ス
ペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された
誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算手段・工程
の処理結果に基づく前記可変利得増幅器の利得制御に切
り換えている。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
【0019】図1は、本発明の実施の形態に係る受信装
置の概略構成を示すブロック図であり、本装置は、受信
したスペクトラム拡散変調信号を復調可能に構成され、
アンテナ1、RF部2、VGA(利得可変増幅器)3、
直交復調器4、A/D変換器5、相関演算器6、検波器
7、AGC制御部8、電力演算部9、相関レベル検出部
10、およびコード発生器11を有している。
【0020】RF部2は、アンテナ1で受信した高周波
の無線信号をダウンコンバートする等のアナログ処理を
行い、次段のVGA3の入力形態に適合する信号として
入力する。アンテナ1とRF部2の利得は常に一定であ
るため、RF部2から出力される信号レベルはアンテナ
1から受信された受信信号レベルに比例したレベルとな
り、電波の伝搬状況の変化によりレベルは大きく変動す
る。VGA3は、外部からの利得制御信号により利得を
変える機能を持つ利得可変増幅器であり、VGA3の利
得は、AGC制御部8により受信信号レベルに応じて制
御される。
【0021】CDMA方式では、受信信号は互いに直交
するI成分とQ成分を含む形で直交変調されている。そ
こで、直交復調器4は、VGA3を含む一連のAGCル
ープでレベルが一定となった受信信号の中から2つの直
交成分を分離することにより復調し、信号I1とQ1を出
力する。この直交復調器4からの出力信号I1、Q1は、
それぞれA/Dコンバータ5によりディジタル値に変換
され、ディジタル信号I2、Q2として相関演算器6、お
よび電力演算部9に出力される。ただし、このディジタ
ル信号I2、Q2は、送信時のスペクトラム拡散変調処理
に使用された全ての拡散コードに対応する成分を含んで
いる。
【0022】相関演算器6では、コード発生器11から
発生される所望の信号に対応する拡散コードに基づいて
信号I2、Q2について相関演算を行うことにより逆拡散
を行い、2つの相関ピーク信号(相関値)I3、Q3を検
波器7、相関レベル検出部10に出力する。この2つの
相関ピーク信号I3、Q3は、所望の信号のみに対応する
ものとなっている。従って、検波器7により、相関ピー
ク信号I3、Q3に対して検波処理を行うことにより、所
望の通信データI4、Q4が復元される。
【0023】次に、AGCについて、詳細に説明する。
【0024】A/Dコンバータ5の出力であるI2、Q2
の2つの信号から、(I2+Q2)の演算を実行すると、
アンテナ1からコンバータ5までの信号の流れで受信さ
れた信号の全エネルギーに比例した信号を得ることがで
きる。このエネルギーレベル信号を利用してVGA3の
利得を制御することにより、信号I1とQ1の信号レベル
をアンテナ1にて受信された信号レベルに関係なく一定
にすることが可能となる。
【0025】図1の例では、信号12,Q2を電力演算部
9により、(I2+Q2)に相当する演算を行って総受信
電力値を求める。その総電力演算値によりAGC制御部
8にてVGA3を制御して、l1、Q1を総受信電力値に
対して一定となるように制御する。以下、このAGCル
ープを電力演算によるAGCと呼ぶ。
【0026】電力演算によるAGCは、ディジタル信号
I2、Q2がチップレート(拡散変調信号の周波数)の2倍
程度の高速なレートで出力するため、高速な応答のAG
Cを形成することが可能になる。しかし、CDMA方式
においては、受信信号には、本受信装置が受信したい信
号、すなわち本受信装置の使用している拡散コードでス
ペクトラム拡散変調された信号以外に、他の受信装置に
対応する別の拡散コードでスペクトラム拡散変調された
信号や隣接セルの基地局からの信号など、本受信装置に
とってはノイズとなる成分も含まれている。そのため、
本受信装置では、それら全ての成分が加わった信号とし
て受信する。
【0027】相関演算器6より前の回路では、上記ノイ
ズ成分を含む信号から、本受信装置で受信を所望する信
号成分のみを分離することはできないので、信号I2、Q2
は、やはり本受信装置が所望する信号成分以外のノイズ
成分を含むこととなる。従って、電力演算部9により演
算される受信電力値は、このノイズ成分を含む総受信電
力値となる。その結果、AGC制御部8により、この総
受信電力値を使用してVGA3の利得を制御したとして
も、その制御は、総受信電力を一定とするものとなり、
本受信装置が所望する信号以外のノイズ成分の状態によ
り、相関演算器6から出力される相関レベルは変化する
ことになる。これにより、後段の検波部7へ出力する相
関ピーク信号のレベルがばらつき、検波処理の精度に影
響を与える。
【0028】そこで、本受信装置では、上記の問題を解
決すべく、電力演算によるAGCを行うと共に、以下に
説明するように、相関レベル検出部10の出力結果をも
利用してAGCを行っている。
【0029】すなわち、相関演算器6では、複数の拡散
コードに基づいてスペクトラム拡散変調されて多重化さ
れた受信信号の中から、所望の信号を検出するために、
所望の信号のスペクトラム拡散変調に使用された拡散コ
ードをコード発生器11から得て、その所望信号に対応
する拡散コードに基づいて相関演算を行い、相関ピーク
信号(相関値)I3、Q3を出力する。この相関ピーク信
号I3、Q3の信号レベルは、所望信号のレベルにのみ比
例している。そこで、相関レベル検出部10では、相関
ピークI3、Q3のレベル値をI,Q成分それぞれについ
て求める。そして、AGC制御部8では、この相関ピー
クI3、Q3のレベル値に基づいてVGA3の利得を制御
することにより、受信信号のうち、所望の信号成分に対
応する相関ピーク信号I3、Q3の信号レベルが一定とな
るようにする。以下、このAGCループを相関レベルに
よるAGCと呼ぶ。
【0030】しかし、この相関レベルによるAGCで
は、相関演算器6による相関ピーク信号の検出が拡散コ
ードの1周期に1つとなるため、時間的にはレートの低
い出力しか得られない。そのために、AGCの応答とし
ては遅いものとなるため、AGCで制御された出力値が
期待するレベルに安定するまでの時間を要する。そこ
で、AGC制御部8は、以下に説明するように、電力演
算部9からの総受信電力の信号と、相関レベル検出部1
0からの所望の受信信号の信号レベル値の両方を利用し
てVGA3を制御する。
【0031】すなわち、初期状態を本受信装置が信号を
なにも受信していない状態とすると、初期状態では電力
演算部9も、相関レベル検出部10も出力する信号は非
常に低いレベルとなるため、AGC制御部8はVGA3
の利得を最大として、無線信号の到来を待っている。こ
の状態から本受信装置が送信機からの送信信号を受信す
ると、応答の早い電力演算部9からの総受信電力値が出
力されるまでの過渡状態では、VGA3およびRF部2
は増幅率が最大となっているため飽和状態となる。
【0032】電力演算部9からの出力が入力の飽和に応
答して上昇するに従い、AGC制御部8はVGA3の利
得を落とすことにより、信号I2、Q2における総受信電
力レベルを一定とする。この最終安定値に対して予め設
定された誤差範囲に到達した段階で、AGC制御部8は
制御ループを相関レベルによるAGCに切り替える。
【0033】相関レベルによるAGCでは、総受信電力
のうち、コード発生器11から発生された拡散コードと
相関のある信号成分、すなわち本受信装置で受信を所望
する信号成分の相関レベルのみに基づいてAGCをかけ
るため、I3、Q3では所望の信号成分I3、Q3を一定と
することが可能となる。
【0034】この相関レベルによるAGCを行った場合
のVGA3の利得安定レベルと、先の受信電力によるA
GCを行った場合のVGA3の利得安定レベルとは異な
る。従って、相関レベルによるAGCの結果、受信電力
によるAGCの予め設定された誤差範囲を超えてしまう
ことも考えられるが、AGC制御部8は、この状態では
そのまま相関レベルによるAGCによる制御を継続す
る。そして、相関レベルによるAGCについても別途、
誤差範囲を予め設定しておき、この誤差範囲を超えた場
合にのみ、受信電力によるAGCに移行するようにして
いる。
【0035】このように、ペクトラム拡散変調信号を受
信した初期の段階では電力演算部9にて演算された受信
信号の電力に基づいてVGA3の利得を制御し、この制
御により受信電力が或る程度安定した後に相関レベル検
出部10により検出された相関ピーク信号の信号レベル
に基づいてVGA3の利得を制御することにより、受信
信号レベルが大きく変化した場合の応答が相関レベルの
みを利用した場合と比較して高速になり、また受信信号
レベルが瞬時に大きな変化をした場合の飽和状態からの
復帰が高速となる。さらに、安定時には相関レベルによ
る自動利得制御となるため、所望の信号成分にのみ注目
した制御が可能となり、高精度な自動利得制御が可能と
なる。すなわち、自動利得制御において高速性と高精度
性とを両立することができる。
【0036】なお、上記説明では、スペクトラム拡散変
調時に使用される拡散コード系列については言及してい
ないが、本発明は、この拡散コード系列として、M系列
(Maximam Length Code)、Gol
d符号系列等の各種のPN系列(Pseudorand
am Noise)等を使用した場合にも適用すること
ができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スペクトラム拡散変調信号を復調可能な受信装置におい
て、受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更
可能に増幅する可変利得増幅手段と、前記可変利得増幅
手段により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交
復調する直交復調手段と、前記直交復調手段により直交
復調された2つの直交復調信号に対して拡散コードによ
り相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算手段
と、前記直交復調手段により直交復調された2つの直交
復調信号から受信電力を演算する電力演算手段と、 前
記相関演算手段により相関演算されて出力された相関ピ
ーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信
号の信号レベルを検出する相関レベル検出手段と、前記
電力演算手段と相関レベル検出手段の処理結果に基づい
て前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御手段と
を備えたので、受信したスペクトラム拡散変調信号を増
幅する際の自動利得制御を高速、且つ高精度に行うこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る受信装置の概略構成
を示すブロック図である。
【図2】従来の第1の受信装置例の概略構成を示すブロ
ック図である。
【図3】従来の第2の受信装置例の概略構成を示すブロ
ック図である。
【図4】相関ピーク信号を示す図である。
【符号の説明】
3 VGA(利得可変増幅器) 4 直交復調器 5 A/D変換器 6 相関演算器 7 検波器 8 AGC制御部 9 電力演算部 10 相関レベル検出部 11 コード発生器

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スペクトラム拡散変調信号を復調可能な
    受信装置において、 受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更可能
    に増幅する可変利得増幅手段と、 前記可変利得増幅手段により増幅されたスペクトラム拡
    散変調信号を直交復調する直交復調手段と、 前記直交復調手段により直交復調された2つの直交復調
    信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことによ
    り逆拡散を行う相関演算手段と、 前記直交復調手段により直交復調された2つの直交復調
    信号から受信電力を演算する電力演算手段と、 前記相関演算手段により相関演算されて出力された相関
    ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調
    信号の信号レベルを検出する相関レベル検出手段と、 前記電力演算手段と相関レベル検出手段の処理結果に基
    づいて前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御手
    段と、 を備えたことを特徴とする受信装置。
  2. 【請求項2】 前記可変利得増幅手段、及び直交復調手
    段は、アナログ信号としての前記スペクトラム拡散変調
    信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項1記載
    の受信装置。
  3. 【請求項3】 前記相関演算手段は、デジタル信号に変
    換された前記2つの直交復調信号に対して処理を行うこ
    とを特徴とする請求項2記載の受信装置。
  4. 【請求項4】 前記スペクトラム拡散変調信号は、CD
    MA(Code Division Multiple
    Access)方式によりスペクトラム拡散処理され
    た信号であることを特徴とする請求項1記載の受信装
    置。
  5. 【請求項5】 前記利得制御手段は、前記スペクトラム
    拡散変調信号を受信した初期の段階では前記電力演算手
    段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の利得を制
    御し、該制御により受信電力が或る程度安定した後に前
    記相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利
    得増幅器の利得を制御することを特徴とする請求項1記
    載の受信装置。
  6. 【請求項6】 前記利得制御手段は、前記相関レベル検
    出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の利得
    を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号
    レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、
    前記電力演算手段の処理結果に基づく前記可変利得増幅
    器の利得制御に切り換えることを特徴とする請求項5記
    載の受信装置。
  7. 【請求項7】 スペクトラム拡散変調信号を復調可能な
    受信装置において、 受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更可能
    に増幅する可変利得増幅工程と、 前記可変利得増幅工程により増幅されたスペクトラム拡
    散変調信号を直交復調する直交復調工程と、 前記直交復調工程により直交復調された2つの直交復調
    信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことによ
    り逆拡散を行う相関演算工程と、 前記直交復調工程により直交復調された2つの直交復調
    信号から受信電力を演算する電力演算工程と、 前記相関演算工程により相関演算されて出力された相関
    ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調
    信号の信号レベルを検出する相関レベル検出工程と、 前記電力演算工程と相関レベル検出工程の処理結果に基
    づいて前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御工
    程と、 を備えたことを特徴とする受信方法。
  8. 【請求項8】 前記可変利得増幅工程、及び直交復調工
    程は、アナログ信号としての前記スペクトラム拡散変調
    信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項7記載
    の受信方法。
  9. 【請求項9】 前記相関演算工程は、デジタル信号に変
    換された前記2つの直交復調信号に対して処理を行うこ
    とを特徴とする請求項8記載の受信方法。
  10. 【請求項10】 前記スペクトラム拡散変調信号は、C
    DMA(CodeDivision Multiple
    Access)方式によりスペクトラム拡散処理され
    た信号であることを特徴とする請求項7記載の受信方
    法。
  11. 【請求項11】 前記利得制御工程は、前記スペクトラ
    ム拡散変調信号を受信した初期の段階では前記電力演算
    工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の利得を
    制御し、該制御により受信電力が或る程度安定した後に
    前記相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変
    利得増幅器の利得を制御することを特徴とする請求項7
    記載の受信方法。
  12. 【請求項12】 前記利得制御工程は、前記相関レベル
    検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅器の利
    得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信
    号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合に
    は、前記電力演算工程の処理結果に基づく前記可変利得
    増幅器の利得制御に切り換えることを特徴とする請求項
    11記載の受信方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015149561A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 パナソニック株式会社 受信装置
CN107222179A (zh) * 2017-06-15 2017-09-29 哈尔滨工业大学 具有大增益范围、高精度的双控制电压dB线性VGA电路

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