JP3857066B2

JP3857066B2 - 利得制御装置及び利得制御方法

Info

Publication number: JP3857066B2
Application number: JP2001111637A
Authority: JP
Inventors: 浩行圷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2002314357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置のＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路とそれを用いた受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の受信装置に用いられる切替式ＡＧＣ回路の一例を示す。
１は受信アンテナ、５は増幅回路（固定増幅回路）、６は減衰回路（固定減衰回路）、４ａ，４ｂは増幅回路５と減衰回路６の切替を行うスイッチ、８はスイッチ切替を行う制御部、７は受信信号の復調部である。
【０００３】
次に、動作について説明する。
上記の切替式ＡＧＣ回路が図６に示すヒステリシス特性で増幅回路５と減衰回路６とを切り替える場合を説明する。
受信アンテナ１によって受信された受信信号からＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）信号が制御部８へ入ると、そのレベルがＬ２以下の場合、受信信号は増幅回路５を通過するように制御部８によってスイッチの選択が行われる。ＲＳＳＩレベルが増加しＬ２を超えると、受信信号は減衰回路６を通過するように制御部８によってスイッチの選択が行われる。逆に、ＲＳＳＩレベルが減少する場合、Ｌ２では切替動作は行われず、Ｌ１まで減少してから、受信信号が増幅回路５を通過するように制御部８によってスイッチの選択が行われる。Ｌ１とＬ２のレベルの幅は、通常、ＲＳＳＩレベルの瞬時変動幅より大きく設定され、このＲＳＳＩの瞬時変動幅がＡＧＣ切替に影響を及ぼさないようにある固定の値に設定されている。
【０００４】
また、ＡＧＣ切替を行わない場合の増幅器側の受信のダイナミックレンジはＬ２−Ｌｍｉｎ、減衰器側の受信のダイナミックレンジはＬｍａｘ−Ｌ１であり、通常、Ｌ２−Ｌｍｉｎ＝Ｌｍａｘ−Ｌ１である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の切替式ＡＧＣ回路のヒステリシス幅Ｌ２−Ｌ１は、固定で、ＲＳＳＩの瞬時変動の最悪値に合わせて設定されているため、ＲＳＳＩの瞬時変動幅が小さいとき、ダイナミックレンジ（受信信号レベルの高さの範囲）の面で非効率的であった。
また、回路の切替時の受信信号レベルの不連続性によってビットエラーが発生するのを防ぐために、ＡＧＣ切替ヒステリシス幅をＲＳＳＩ瞬時変動幅の最悪値よりも大きくする必要があった。
【０００６】
この発明は、ＲＳＳＩの瞬時変動幅に応じてＡＧＣ回路の切替を行うことで、ＲＳＳＩ瞬時変動幅の小さいときの受信ダイナミックレンジを拡大することができるＡＧＣ制御装置及びＡＧＣ制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る利得制御装置は、異なる複数の減衰量のうちいずれかの減衰量を用いて受信した信号を減衰する減衰回路部と、
受信した信号の受信信号レベルを検出し、検出した受信信号レベルを用いて、受信信号レベルの変動量を算出し、上記変動量に基づいて上記複数の減衰量から一の減衰量を選択し、選択した一の減衰量に基づいて上記減衰回路部を動作させて、受信信号レベルを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記減衰回路部は、少なくとも第一の減衰量と、上記第一の減衰量よりも大きい第二の減衰量とのいずれかを用いて受信した信号を減衰し、
上記制御部は、上記変動量が所定の変動基準値より大きい場合は、上記第一の減衰量を選択し、上記変動量が上記所定の変動基準値より小さい場合は、上記第二の減衰量を選択することを特徴とする。
【０００９】
上記制御部は、所定の期間内に受信した信号の複数の受信信号レベルを平均して平均レベルを算出し、平均レベルと上記変動量とを用いて、受信信号レベルを制御することを特徴とする。
【００１０】
上記利得制御装置は、さらに、受信した信号を増幅する増幅回路を備え、
上記減衰回路部は、少なくとも第一の減衰量と、上記第一の減衰量よりも大きい第二の減衰量とのいずれかを用いて受信した信号を減衰し、
上記制御部は、上記平均レベルが所定の平均基準値より小さい場合は、上記増幅回路を選択し、上記平均レベルが所定の平均基準値より大きくかつ上記変動量が所定の変動基準値より大きい場合は、第一の減衰量を選択し、上記平均レベルが所定の平均基準値より大きくかつ上記変動量が所定の変動基準値より小さい場合は、第二の減衰量を選択することをを特徴とする。
【００１１】
上記減衰回路部は、減衰量の異なる複数の回路を備え、
上記制御部は、上記変動幅に基づいて、上記複数の回路から一の回路を選択し、選択した回路を用いて受信レベルを制御することを特徴とする。
【００１２】
上記減衰回路部は、減衰量を調整する減衰量調整部と、
上記減衰量調整部が調整した減衰量を用いて受信した信号を減衰する回路とを備え、
上記制御部は、選択した減衰量を上記減衰量調整部へ出力し、
上記減衰量調整部は、上記制御部から入力した減衰量に基づいて減衰量を調整することを特徴とする。
【００１３】
上記減衰量調整部は、減衰量を段階的に調整することを特徴とする。
【００１４】
上記制御部は、上記変動量に基づいて、複数の減衰量から一の減衰量を選択することによって、受信する信号の受信信号レベルの高さの範囲を拡大することを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る利得制御方法は、異なる複数の減衰量のいずれかを用いて受信した信号を減衰する減衰回路部を備える利得制御方法において、
受信した信号の受信信号レベルを検出し、
検出した受信信号レベルを用いて、受信信号レベルの変動量を算出し、
算出した変動量に基づいて上記複数の減衰量から一の減衰量を選択し、
選択した一の減衰量と上記減衰回路部とを用いて、受信信号レベルを制御することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この実施の形態では、受信信号を増幅する増幅回路と、受信信号を減衰する複数の減衰回路（複数の減衰回路を減衰回路部という）と、受信信号レベル（ＲＳＳＩ）を検出し、増幅回路と減衰回路との切替を行う制御部とを備えるＡＧＣ制御装置（利得制御装置）について説明する。
制御部は、（１）ＲＳＳＩ平均レベルが小さいときは、受信信号が増幅回路を通過するようにスイッチの切替を行い、（２）ＲＳＳＩ平均レベルが所定の平均基準値より大きく、かつ、ＲＳＳＩ瞬時変動幅が所定の平均変動値より大きいときは、受信信号が従来の減衰回路を通過するようにスイッチの切替を行い、（３）ＲＳＳＩ平均レベルが所定の平均基準値より大きく、かつ、ＲＳＳＩ瞬時変動幅が所定の変動値より小さいときは、受信信号が減衰量のより大きい減衰回路を通過するようにスイッチの切替を行う。ＲＳＳＩ平均レベルの高い信号も受信できるようにすることで、より広いダイナミックレンジを得ることができるようにする。
以下に、図を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１におけるＡＧＣ制御装置の回路構成を示している。図５の従来例と同様な構成要素には、同じ符号を付してある。
図１において、１は受信アンテナ、２ａと２ｂは受信回路、３は受信帯域制限フィルタである。受信帯域制限フィルタ３を通過した受信信号のうち、一方はスイッチ４ａへ入り、他方は制御部８へ入る。制御部８は、ＲＳＳＩ検出とＡＧＣ回路切替を行う。スイッチ４ａとスイッチ４ｂは、ＡＧＣ回路の切替を行うスイッチでありる。スイッチ４ａとスイッチ４ｂの間には、ＡＧＣ回路として、増幅回路５とｎ種類の異なる減衰量の減衰回路６ａ，６ｂ，．．．，６ｎがある。これらの回路を通過し、最終的に受信信号は、７の復調部へ入る構成となっている。図１の例では、減衰回路６ａと減衰回路６ｂを備える場合（ｎ＝２の場合）を示している。
【００１８】
制御部８は、受信した信号から受信信号レベル（ＲＳＳＩ）を検出する。また、制御部８は、検出した受信信号レベルに基づいて、ＲＳＳＩ平均レベル（受信信号レベルの平均レベル）と、ＲＳＳＩ瞬時変動幅（変動量）とを算出する。
ＲＳＳＩ平均レベルは、所定の期間内に受信された複数の信号の受信信号レベルの平均値である。
ＲＳＳＩ瞬時変動幅は、少なくとも二つの受信信号レベルの差である。変動幅を算出する受信信号レベルは、任意の複数の受信信号レベルから算出するものであり、任意の複数の受信信号レベルは、所定の期間に受信された信号の受信信号レベルであってもよい。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１におけるＡＧＣ制御装置の回路切替ヒステリシス特性を示すものである。
増幅回路５のダイナミックレンジはＬ２−Ｌ０、減衰回路６ａのダイナミックレンジはＬ３−Ｌ１、減衰回路６ｂのダイナミックレンジはＬ５−Ｌ４である。また、増幅回路５と減衰回路６ａを使用したときのＡＧＣ切替ヒステリシス幅はＬ２−Ｌ１、増幅回路５と減衰回路６ｂを使用したときのＡＧＣ切替ヒステリシス幅はＬ２−Ｌ４である。
【００２０】
受信アンテナ１で捉えられた受信信号は、受信回路２ａを通過し、受信帯域制限フィルタ３を通過する。そして、一つはＡＧＣ回路切替スイッチ４ａへ、一つはＲＳＳＩレベル検出部を備えた制御部８へ入る。
【００２１】
検出されたＲＳＳＩ平均レベルまたはＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ０〜Ｌ１の範囲内にあるとき、制御部８は、ＡＧＣ回路として増幅回路５を選択するようにスイッチ４ａ，４ｂを制御する。
【００２２】
検出されたＲＳＳＩ平均レベルまたはＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ１〜Ｌ４の範囲内にあるとき、制御部８は、増幅回路５あるいは減衰回路６ａのいずれかを選択する。実際の動作としては、現状のＡＧＣ回路（現在選択されている回路）を維持するように動作する。
【００２３】
検出されたＲＳＳＩ平均レベルまたはＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ４〜Ｌ２の範囲内にあるとき、制御部８は、増幅回路５あるいは減衰回路６ｂのいずれかを選択する。実際の動作としては、現状のＡＧＣ回路を維持するように動作する。
【００２４】
検出されたＲＳＳＩ平均レベルまたはＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ２〜Ｌ３の範囲内にあり、ＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ２−Ｌ４より大きい場合には、制御部８は、減衰回路６ａを選択するようにＡＧＣ切替動作する。
【００２５】
検出されたＲＳＳＩ平均レベルまたはＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ２〜Ｌ３の範囲内にあり、ＲＳＳＩ瞬時変動幅がＬ２−Ｌ４より小さい場合には、制御部８は、減衰回路６ｂを選択するようにＡＧＣ切替動作する。
【００２６】
このように、本実施の形態１によれば、ＲＳＳＩ瞬時変動がＬ２−Ｌ４より大きい場合には、従来通りの受信ダイナミックレンジＬ３−Ｌ０を確保するが、ＲＳＳＩ瞬時変動がＬ２−Ｌ４より小さい場合には受信ダイナミックレンジがＬ５−Ｌ０と広げることができるようになる。
このように、この発明に係るＡＧＣ制御装置は、ＲＳＳＩの瞬時変動幅を検出して、ＲＳＳＩ絶対レベルが大きく、かつ、その変動幅が大きいときは、従来の切替ヒステリシス特性をもつ減衰回路を使用し、ＲＳＳＩ絶対レベルが大きく、かつ、その変動幅が小さいときは、受信レベルの高い信号の入力受信を可能にする減衰回路を使用し、受信のダイナミックレンジを広くすることができるようにしたものである。
【００２７】
以上のように、この実施の形態のＡＧＣ制御装置（利得制御装置）は、低い受信入力電圧を増幅する増幅回路と、高い受信入力電圧を減衰する複数の減衰回路（減衰回路部）と、受信信号レベルに応じて利得切替を行う制御部を備え、制御部は、受信信号レベルの変動幅を監視し、変動幅が大きいときは減衰量の小さい回路を使用してヒステリシスの大きい切り替え特性を持たせ電界変動によるビットエラーの発生を抑え、変動幅が小さいときは減衰量の大きい回路を使用してヒステリシスの小さい切り替え特性を持たせ受信入力電圧のダイナミックレンジを広くすることを特徴とする。
【００２８】
実施の形態２．
この実施の形態では、受信信号を増幅する増幅回路と、受信信号を減衰する１つの可変減衰回路（減衰回路部）と、受信信号レベル（ＲＳＳＩ）を検出し、増幅回路と減衰回路との切替を行う制御部とを備えるＡＧＣ制御装置（利得制御装置）について説明する。
減衰量を大きく制御し、ＲＳＳＩ平均レベルの高い信号も受信できるようにすることで、より広いダイナミックレンジを得ることができるようにする。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態２を示している。
実施の形態１で、減衰回路６ａ，６ｂ，．．．，６ｎは、減衰量の異なるｎ種類の回路を備えていたが、それらの代わりに、一つの可変減衰回路６となっている。この可変減衰回路は、減衰量を外部からの制御によって段階的または連続的に変化させることができるものである。
【００３０】
図３には明記していないが、可変減衰回路６は、減衰量を調整する減衰量調整部と、減衰量調整部が調整した減衰量を用いて受信した信号を減衰する回路とを備える。
制御部８は、選択した減衰量を減衰量調整部へ出力し、減衰量調整部は、上記制御部から入力した減衰量に基づいて減衰量を調整する。
制御部８は、予め決められた複数の減衰量から一つの減衰量を選択してもよいし、ＲＳＳＩ瞬時変動幅に基づいて、減衰量を算出してもよいし、その他の方法で減衰量を決定してもよい。制御部８は、いずれかの方法で決定した減衰量を選択した減衰量として減衰調整部へ出力する。
【００３１】
図４は、本発明の実施の形態２におけるＡＧＣ制御装置の回路切替ヒステリシス特性を示すものである。
増幅回路５のダイナミックレンジはＬ２−Ｌ０、可変減衰回路６のダイナミックレンジの一例ａはＬ３−Ｌ１、可変減衰回路のダイナミックレンジの一例ｂはＬ５−Ｌ４である。また、増幅回路５と可変減衰回路６の例ａを使用したときのＡＧＣ切替ヒステリシス幅はＬ２−Ｌ１、増幅回路５と可変減衰回路６の例ｂを使用したときのＡＧＣ切替ヒステリシス幅はＬ２−Ｌ４である。
【００３２】
本実施の形態２では、実施の形態１の場合の減衰回路を切り替えてＡＧＣ制御を行う代わりに、減衰回路の減衰量を段階的または連続的に外部制御することで実施の形態１と同様の効果を得るものである。
【００３３】
以上のように、この実施の形態のＡＧＣ制御装置（利得制御装置）は、低い受信入力電圧を増幅する増幅回路と、高い受信入力電圧を減衰し減衰量を変化できる減衰回路（減衰回路部）と、受信信号レベルに応じて利得切替を行う制御部を備え、制御部は、受信信号レベルの変動幅を監視し、変動幅が大きいときは減衰量の小さい回路を使用してヒステリシスの大きい切り替え特性を持たせ電界変動によるビットエラーの発生を抑え、変動幅が小さいときは減衰量の大きい回路を使用して変動幅に応じて減衰量を段階的または連続的に変化させ最適なヒステリシス切り替え特性を持たせ受信入力電圧のダイナミックレンジを広くすることを特徴とする。
【００３４】
実施の形態３．
上記実施の形態では、異なる複数の減衰量を用いて受信した信号を減衰する減衰回路部として、異なる減衰量を有する複数の減衰回路を用いる場合と、可変減衰回路を用いる場合とを説明した。しかしながら、減衰回路部は、上記の場合に限られることなく、その他の構成であってもかまわない。
制御部８が、受信信号レベルの変動量に基づいて、複数の減衰量から一の減衰量を選択し、選択した一の減衰量を用いて、受信信号レベルを制御する装置及び方法であれば、この他のものであってもかまわない。また、制御部８が変動量に基づいて、減衰量を算出し、算出した減衰量を用いて、信号を減衰することを制御する装置及び方法であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＲＳＳＩの平均レベルのみによるＡＧＣ制御だけでなく、ＲＳＳＩ変動幅が大きいときは減衰量の小さい回路を選択し、ＲＳＳＩ変動幅の小さい時は減衰量の大きい回路を選択するというようにＡＧＣ回路の切替を最適化することで、受信ダイナミックレンジを広くすることができる。
【００３６】
異なる減衰量を有する複数の減衰回路を用いて、受信ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００３７】
減衰量を調整できる可変減衰回路を用いることによって、受信ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００３８】
また、可変減衰回路によって、減衰量を段階的に、あるいは，連続的に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＡＧＣ制御装置の回路の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＡＧＣ制御装置の回路切替ヒステリシス特性を示す図。
【図３】本発明の実施の形態２におけるＡＧＣ制御装置の回路の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施の形態２におけるＡＧＣ制御装置の回路切替ヒステリシス特性を示す図。
【図５】従来例におけるＡＧＣ制御装置の回路の構成を示すブロック図。
【図６】従来例におけるＡＧＣ制御装置の回路切替ヒステリシス特性を示す図。
【符号の説明】
１受信アンテナ、２ａ〜２ｂ受信回路、３受信帯域制限フィルタ、４ａ，４ｂＡＧＣ回路切替スイッチ（スイッチ）、５増幅回路、６可変減衰回路、６ａ，６ｂ減衰回路、７復調部、８制御部（ＲＳＳＩ検出部を含む制御部）。

Claims

異なる複数の減衰量のうちいずれかの減衰量を用いて受信した信号を減衰する減衰回路部と、
受信した信号の受信信号レベルを検出し、検出した受信信号レベルを用いて、受信信号レベルの変動量を算出し、上記変動量に基づいて上記複数の減衰量から一の減衰量を選択し、選択した一の減衰量に基づいて上記減衰回路部を動作させて、受信信号レベルを制御する制御部と、
受信した信号を増幅する増幅回路とを備え、
上記減衰回路部は、少なくとも第一の減衰量と、上記第一の減衰量よりも大きい第二の減衰量とのいずれかを用いて受信した信号を減衰し、
上記制御部は、所定の期間内に受信した信号の複数の受信信号レベルを平均して平均レベルを算出し、上記平均レベルが所定の平均基準値より小さい場合は、上記増幅回路を選択し、上記平均レベルが所定の平均基準値より大きくかつ上記変動量が所定の変動基準値より大きい場合は、第一の減衰量を選択し、上記平均レベルが所定の平均基準値より大きくかつ上記変動量が所定の変動基準値より小さい場合は、第二の減衰量を選択することを特徴とする利得制御装置。
異なる複数の減衰量のうちいずれかの減衰量を用いて受信した信号を減衰する減衰回路部と、
受信した信号の受信信号レベルを検出し、検出した受信信号レベルを用いて、受信信号レベルの変動量を算出し、上記変動量に基づいて、上記減衰回路部の切替ヒステリシス特性が所定の切替ヒステリシス特性となるように上記複数の減衰量から一の減衰量を選択し、選択した一の減衰量に基づいて上記減衰回路部を動作させて、受信信号レベルを制御する制御部とを備えることを特徴とする利得制御装置。
上記減衰回路部は、少なくとも第一の減衰量と、上記第一の減衰量よりも大きい第二の減衰量とのいずれかを用いて受信した信号を減衰し、
上記制御部は、上記変動量が所定の変動基準値より大きい場合は、上記第一の減衰量を選択し、上記変動量が上記所定の変動基準値より小さい場合は、上記第二の減衰量を選択することを特徴とする請求項２記載の利得制御装置。
上記所定の変動基準値は、上記制御部が上記第二の減衰量を選択した場合における上記減衰回路部の切替ヒステリシス幅であることを特徴とする請求項３記載の利得制御装置。
上記制御部は、所定の期間内に受信した信号の複数の受信信号レベルを平均して平均レベルを算出し、平均レベルと上記変動量とを用いて、受信信号レベルを制御することを特徴とする請求項２記載の利得制御装置。
上記減衰回路部は、減衰量の異なる複数の回路を備え、
上記制御部は、上記変動幅に基づいて、上記複数の回路から一の回路を選択し、選択した回路を用いて受信レベルを制御することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の利得制御装置。
上記減衰回路部は、減衰量を調整する減衰量調整部と、
上記減衰量調整部が調整した減衰量を用いて受信した信号を減衰する回路とを備え、
上記制御部は、選択した減衰量を上記減衰量調整部へ出力し、
上記減衰量調整部は、上記制御部から入力した減衰量に基づいて減衰量を調整することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の利得制御装置。
上記減衰量調整部は、減衰量を段階的に調整することを特徴とする請求項７記載の利得制御装置。
異なる複数の減衰量のいずれかを用いて受信した信号を減衰する減衰回路部を備える利得制御方法において、
受信した信号の受信信号レベルを検出し、
検出した受信信号レベルを用いて、受信信号レベルの変動量を算出し、
算出した変動量に基づいて、上記減衰回路部の切替ヒステリシス特性が所定の切替ヒステリシス特性となるように上記複数の減衰量から一の減衰量を選択し、
選択した一の減衰量と上記減衰回路部とを用いて、受信信号レベルを制御することを特徴とする利得制御方法。