JP2007295111A

JP2007295111A - Ｏｆｄｍ受信装置及びその自動利得制御回路

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Publication number: JP2007295111A
Application number: JP2006118319A
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Inventors: Bruce Michael Lachlan; ブルースマイケルロックラン
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Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-11-08
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Abstract

【課題】ＯＦＤＭ受信装置において、Ａ／Ｄ変換回路の入力で信号がクリップせず、劣化を抑える。
【解決手段】受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがパラメータクリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えた区間を検出するクリップ検出回路と、上記クリップ検出手段の検出出力を積算する積算回路と、上記積算手段の積算出力が供給されるターゲット値決定回路とを備え、上記ターゲット値決定回路は、上記積算回路の積算出力をクリップ閾値と比較してクリップが起きていると判定する第１の比較器と、上記積算回路の積算出力を非クリップ閾値と比較してクリップが起きていない判定する第２の比較器とを備え、上記第１の比較器の比較出力に基づいてターゲット値を所定量下げ、上記第２の比較器の比較出力に基づいてターゲット値を所定量上げ、自動利得制御のターゲット値ＴＧを適応的に決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置及びその自動利得制御回路に関する。

近年、デジタルデータを変調する方式として、直交周波数分割多重方式（以下、ＯＦＤＭ方式と呼ぶ。ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）と呼ばれる変調方式が知られている。このＯＦＤＭ変調方式は、伝送帯域内に多数の直交する副搬送波（サブキャリア）を設け、各サブキャリアの振幅及び位相にＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）によりデータを割り当てて、デジタル変調する方式である。

このＯＦＤＭ方式は、多数のサブキャリアで伝送帯域を分割するため、サブキャリア１波あたりの帯域は狭くなり変調速度は遅くなるが、トータルの伝送速度は、従来の変調方式と変わらないという特徴を有している。また、ＯＦＤＭ方式は、多数のサブキャリアが並列に伝送されるのでシンボル速度が遅くなり、シンボルの時間長に対する相対的なマルチパスの時間長を短くすることができ、マルチパス妨害を受けにくくなるという特徴を有している。また、ＯＦＤＭ方式は、複数のサブキャリアに対してデータの割り当てが行われることから、変調時には逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算回路、復調時にはフーリエ変換を行うＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算回路を用いることにより、送受信回路を構成することができるという特徴を有している。

以上のような特徴からＯＦＤＭ方式は、マルチパス妨害の影響を強く受ける地上波デジタル放送に適用されることが多い。このようなＯＦＤＭ方式を採用した地上波デジタル放送としては、例えば、ＤＶＢ-Ｔ（ Digital Video Broadcasting-Terrestrial ）やＩＳＤＢ-ＴＳＢ（Integrated Services Digital Broadcasting -Terrestrial Sound Broadcasting）といった規格がある（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。

従来より、ＯＦＤＭ受信装置は、アンテナに接続されたチューナ部により所望の受信チャンネルのＯＦＤＭ信号が中間周波数（ＩＦ）信号に変換されて中間周波増幅部に供給され、この中間周波増幅部により増幅された中間周波数信号がＡ／Ｄ変換回路によりデジタル化されてベースバンド処理部に供給されるようになっている。そして、上記ベースバンド処理部では、所定の周波数（キャリア周波数）のキャリア信号を用いて、デジタル化されたＩＦ信号を直交復調してベースバンドのＯＦＤＭ時間領域信号を得て、このＯＦＤＭ時間領域信号の有効シンボル期間のみをＦＦＴすることによりＯＦＤＭ周波数領域信号を得て、このＯＦＤＭ周波数領域信号について、ＤＱＰＳＫの差動復調や、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの同期復調を行って、受信チャンネルのＯＦＤＭ信号の復調出力を得る。

そして、上記ベースバンド処理部には、上記中間周波増幅部を構成する電圧制御型可変利得増幅器の利得を制御することによって、上記Ａ／Ｄ変換回路に供給される中間周波数信号の信号レベルを一定に保持する自動利得制御（AGC:Automatic Gain Controller）回路が内蔵されている。

従来のＯＦＤＭ受信装置５００における自動利得制御回路５１０は、例えば図８に示すように、絶対値（ＡＢＳ）回路５１１、減算回路５１２、符号判定（ＳＧＮ）回路５１３、ローパスフィルタ５１４、丸め処理（ＲＮＤ）回路５１５、積算回路５１６などからなる。

この自動利得制御回路５１０において、ＡＢＳ回路５１１は、Ａ／Ｄ変換回路５０４から供給されるデジタル化された中間周波数信号の符号を取って、中間周波数信号の信号レベル値を絶対値化する。減算回路５１２は、上記ＡＢＳ回路５１１により絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値から固定のターゲット値を減算して、符号付きの差分値を検出する。上記ＳＧＮ回路５１３は、減算回路５１２により検出された符号付きの差分値について、その符号を判定し、上記差分値の符号に対応する１ビットの符号信号をローパスフィルタ５１４と丸め処理（ＲＮＤ）回路５１５を介して積算回路５１６に供給する。そして、積算回路５１６は、その積算出力を自動利得制御（ＡＧＣ）信号として出力する。

この自動利得制御回路５１０から出力されるＡＧＣ信号は、パルス密度変調（PDM：Pulse Density Modulation）回路に供給され、ＰＤＭ回路５２０により上記ＡＧＣ信号の振幅に応じて方形波の密度が変化するＰＤＭ信号とされ、ローパスフィルタ５２５を介して、上記中間周波増幅部５０３を構成する電圧制御型可変利得増幅器５０３Ａの制御端子に帰還される。

このように、従来のＯＦＤＭ受信装置５００における自動利得制御回路５１０では、パラメータの入力の一つとして固定のターゲット値を用い、Ａ／Ｄ変換後の信号は絶対値をとり、固定のターゲット値を引いて、その後符号のみを取り出して１ビットの信号にする。その信号をローパスフィルタ５１４に通し積算回路５１６により積算し、ＡＧＣ信号として出力するようにしていた。

ここで、ＯＦＤＭ受信装置５００において、Ａ／Ｄ変換回路５０４への入力信号はＡＷＧＮ(Additive White Gaussian Noise)チャネルの中で、図９の（Ａ），（Ｂ）に示すように、ガウス分布の特性を持っている。入力信号の分布を仮定すると、固定のターゲット値を用いることで、入力信号のクリップの量を調整でき、クリップによるノイズと量子化によるノイズの調整をバランスよくさせて、Ａ／Ｄ変換回路５０４でのノイズ混入量を最小化することができる。

「地上デジタル音声放送用受信装置標準規格（望ましい仕様）ＡＲＩＢＳＴＤ-Ｂ３０１．１版」，社団法人電波産業界，平成１３年５月３１日策定,平成１４年３月２８日１．１改定「地上デジタル音声放送の伝送方式ＡＲＩＢＳＴＤ-Ｂ２９１．１版」，社団法人電波産業界，平成１３年５月３１日策定,平成１４年３月２８日１．１改定

しかし、上述の如き構成の従来の自動利得制御回路５１０を備えるＯＦＤＭ受信装置５００では、移動チャネルの場合に、Ａ／Ｄ変換回路５０４への入力信号の特性(分布)は、例えば、フラッターチャンネルにおいての入力信号（ＡＧＣなし）とその信号の分布を図１０の（Ａ），（Ｂ）に示し、また、一波レイリーチャネルにおいての入力信号（ＡＧＣなし）とその信号の分布を図１１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、ガウス分布から離れる。

そこで、ＡＷＧＮチャネルで最適化したターゲット値を設定すると、移動チャネルでは大量のクリップが起き、受信機の性能が劣化する。また、移動チャネル用にターゲットを設定すると、ＡＷＧＮチャネルにおいて、量子化ノイズが増加し、受信機の性能が劣化する。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置において、移動チャネル(フラッター、一波レイリーなど)で、Ａ／Ｄ変換回路の入力で信号がクリップせず、劣化を抑えることができるようにすることにある。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明では、ＯＦＤＭ受信機の自動利得制御（AGC:Automatic Gain Controller）回路の中で、ターゲット値を自動的に最適な値に制御する。

すなわち、本発明は、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置であって、受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルを制御する可変利得増幅手段と、上記可変利得増幅手段の利得を制御する自動利得制御回路を備え、上記自動利得制御回路は、受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがパラメータクリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えた区間を検出するクリップ検出手段と、上記クリップ検出手段の検出出力を積算する積算手段と、上記積算手段の積算出力が供給されるターゲット値決定手段とを備え、上記ターゲット値決定手段は、上記積算手段の積算出力をクリップ閾値と比較してクリップが起きていると判定する第１の比較手段と、上記積算手段の積算出力を非クリップ閾値と比較してクリップが起きていない判定する第２の比較手段とを備え、上記第１の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量下げ、上記第２の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量上げ、自動利得制御のターゲット値を適応的に決定するようにしたことを特徴とする。

また、本発明は、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路であって、受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがパラメータクリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えた区間を検出するクリップ検出手段と、上記クリップ検出手段の検出出力を積算する積算手段と、上記積算手段の積算出力が供給されるターゲット値決定手段とを備え、上記ターゲット値決定手段は、上記積算手段の積算出力をクリップ閾値と比較してクリップが起きていると判定する第１の比較手段と、上記積算手段の積算出力を非クリップ閾値と比較してクリップが起きていない判定する第２の比較手段とを備え、上記第１の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量下げ、上記第２の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量上げ、自動利得制御のターゲット値を適応的に決定することを特徴とする。

本発明によれば、ＯＦＤＭ受信機の自動利得制御（AGC:Automatic Gain Controller）回路の中で、ターゲット値を自動的に最適な値に制御することにより、移動チャネル(フラッター、一波レイリーなど)で、Ａ／Ｄ変換回路の入力で信号がクリップせず、劣化を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、例えば図１に示すような構成のＯＦＤＭ受信装置１００における自動利得制御回路１０に適用される。

このＯＦＤＭ受信装置１００は、アンテナ１０１に接続されたチューナ部１０２、このチューナ部１０２により所望の受信チャンネルのＯＦＤＭ信号が中間周波数（ＩＦ）信号に変換されて供給される中間周波増幅部１０３、この中間周波増幅部１０３により増幅された中間周波数信号がＡ／Ｄ変換回路１０４によりデジタル化されて供給されるベースバンド処理部１０５などからなる。

上記ベースバンド処理部１０５では、所定の周波数（キャリア周波数）のキャリア信号を用いて、デジタル化されたＩＦ信号を直交復調してベースバンドのＯＦＤＭ時間領域信号を得て、このＯＦＤＭ時間領域信号の有効シンボル期間のみをＦＦＴすることによりＯＦＤＭ周波数領域信号を得て、このＯＦＤＭ周波数領域信号について、ＤＱＰＳＫの差動復調や、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの同期復調を行って、受信チャンネルのＯＦＤＭ信号の復調出力を得る。

上記ベースバンド処理部１０５には、上記中間周波増幅部１０３を構成する電圧制御型可変利得増幅器の利得を制御することによって、Ａ／Ｄ変換回路１０４に供給される中間周波数信号の信号レベルを一定に保持する自動利得制御（AGC:Automatic Gain Controller）回路１０が内蔵されている。

この自動利得制御回路１０は、例えば図２に示すように、絶対値（ＡＢＳ）回路１１、減算回路１２、自動ターゲット回路１３、符号判定（ＳＧＮ）回路１４、ローパスフィルタ１５、丸め処理（ＲＮＤ）回路１６、積算回路１７などからなる。

この自動利得制御回路１０において、ＡＢＳ回路１１は、Ａ／Ｄ変換回路１０４から供給されるデジタル化された中間周波数信号の符号を取って、中間周波数信号の信号レベル値を絶対値化する。減算回路１２は、上記ＡＢＳ回路１１により絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値から自動ターゲット回路１３により与えられるターゲット値を減算して、符号付きの差分値を検出する。上記ＳＧＮ回路１４は、減算回路１２により検出された符号付きの差分値について、その符号を判定し、上記差分値の符号に対応する１ビットの符号信号をローパスフィルタ１５と丸め処理（ＲＮＤ）回路１６を介して積算回路１７に供給する。そして、積算回路１７は上記丸め処理（ＲＮＤ）回路１６を介して供給される符号信号を積算し、その積算出力を自動利得制御（ＡＧＣ）信号として出力する。

この自動利得制御回路１０から出力されるＡＧＣ信号は、パルス密度変調（PDM：Pulse Density Modulation）回路に供給され、ＰＤＭ回路１２０により上記ＡＧＣ信号の振幅に応じて方形波の密度が変化するＰＤＭ信号とされ、ローパスフィルタ１２５を介して、上記中間周波増幅部１０３を構成する電圧制御型可変利得増幅器１０３Ａの制御端子に帰還される。

ここで、上記自動ターゲット回路１３は、例えば図３に示すように、上記ＡＢＳ回路１１により絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値が入力されるクリップ検出回路１３１、このクリップ検出回路１３１による検出出力を積分する積算回路１３２、この積算回路１３２による積算出力が入力されるターゲット値決定回路１３３からなる。

上記クリップ検出回路１３１は、例えば図４に示すように、クリップレベル比較器３１１、加算器３１２、レジスタ３１３、クリップ数比較器３１４からなる。

このクリップ検出回路１３１では、クリップレベル比較器３１１において、上記ＡＢＳ回路１１から供給される絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値をパラメータクリップレベルと比較して、大きければ瞬時クリップとして検出する。このクリップレベル比較器３１１の出力すなわち瞬時クリップの検出出力は、加算器３１２において、レジスタ３１３に保存されている瞬時クリップの検出回数に加算される。そして、レジスタ３１３は、所定周期でクリアされ、上記瞬時クリップの検出回数の累積加算値を保存する。クリップ数比較器３１４は、上記レジスタ３１３に保存されている瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えたらその区間にクリップが起きているとし、クリップ検出に'１'を出す。閾値に満たない場合は'０'を出す。

そして、上記自動ターゲット回路１３における上記積分回路１３２は、このクリップ検出回路１３１による検出出力を積分し、その積算出力をターゲット値決定回路１３３に入力する。

ここで、上記クリップ検出回路１３１による検出出力をそのままターゲット値決定回路１３３に入力してもよいが、遅いフェージングの対策としてもっと長い周期でみるために、この自動ターゲット回路１３では、上記クリップ検出回路１３１による検出出力を積分回路１３２により所定の積分周期毎に積分し、その積算出力をターゲット値決定回路１３３に入力するようにしている。

ターゲット値決定回路１３３は、第１及び第２の比較器３３１，３３２、近クリップ状態検出回路３３３、減算器３３４、加算器３３５、第１及び第２のデータセレクタ３３６，３３７、論理積回路３３８、レジスタ３３９などからなる。

このターゲット値決定回路１３３において、上記積分回路１３による積算出力は、第１及び第２の比較器３３１，３３２と近クリップ状態検出回路３３３に入力される。第１の比較器３３１は、クリップが起きていると判定するためのクリップ閾値ＳＨ１が与えられており、また、第２の比較器３３２は、クリップが起きていないと判定するための非クリップ閾値ＳＨ２が与えられており、さらに、近クリップ状態検出回路３３３には、クリップ状態に近いことを判定するための近クリップ閾値ＳＨ３が与えられている。また、レジスタ３３９には、ターゲット初期値ＴＧ０が与えられている。そして、上記レジスタ３３９から出力されるターゲット値が、上記減算器３３４、第１及び第２のデータセレクタ３３６，３３７に与えられるようになっている。

さらに、減算器３３４には、ターゲット値を下げる量を示す減算データＤＤが与えられており、また、加算器３３５には、ターゲット値を上げる量を示す加算データＤＩが与えられている。そして、上記減算器３３４は、上記レジスタ３３９から出力されるターゲット値ＴＧから上記減算データＤＤで示される上記ターゲット値を下げる量を減算し、その減算出力を第１のデータセレクタ３３６に入力する。また、上記加算器３３５は、上記第１のデータセレクタ３３６による選択出力に上記加算データＤＩで示されるターゲット値を上げる量を加算し、その加算出力を第２のデータセレクタ３３７に入力する。

上記第１の比較器３３１は、上記積分回路１３による積算出力とクリップが起きていると判定するためのクリップ閾値ＳＨ１とを比較して、その比較出力により第１のデータセレクタ３３６を制御する。

そして、第１のデータセレクタ３３６は、上記第１の比較器３３１の比較出力により制御されることによって、上記積分回路１３による積算出力がクリップが起きていると判定するためのクリップ閾値ＳＨ１を越えている場合には、上記レジスタ３３９から出力されたターゲット値ＴＧから上記減算器３３４によりターゲット値を下げる量を減算した減算出力を選択し、上記積分回路１３による積算出力がクリップが起きていると判定するためのクリップ閾値ＳＨ２を越えていない場合には、上記レジスタ３３９から出力されたターゲット値ＴＧを選択する。これにより、クリップが起きている場合には、ターゲット値ＴＧが下げられる。この第１のデータセレクタ３３６による選択出力は、上記加算器３３５と第２のデータセレクタ３３７に入力されている。

また、上記第２の比較器３３２は、上記積分回路１３による積算出力とクリップが起きていないと判定するための非クリップ閾値ＳＨ２とを比較して、その比較出力により論理積回路３３８を介して第２のデータセレクタ３３７を制御する。

さらに、近クリップ状態検出回路３３３は、上記積分回路１３による積算出力とクリップ状態に近いことを判定するための近クリップ閾値ＳＨ３に基づいて、クリップ状態に近いが、まだクリップ状態ではないことを検出する。

そして、第２のデータセレクタ３３７は、論理積回路３３８を介して上記第２の比較器３３２の比較出力により制御されることによって、上記積分回路１３による積算出力がクリップが起きていないと判定するためのクリップ閾値ＳＨ２を越えていない場合には、上記第１のデータセレクタ３３６による選択出力に上記加算器３３５によりターゲット値を上げる量を加算した加算出力を選択し、また、上記積分回路１３による積算出力がクリップが起きていないと判定するためのクリップ閾値ＳＨ２を越えている場合には、上記第１のデータセレクタ３３６による選択出力を選択する。これにより、クリップが起きていない場合には、ターゲット値ＴＧが上げられる。この第２のデータセレクタ３３７による選択出力は、レジスタ３３９に入力されている。

ここで、ターゲット値の上げ下げの量は、外からのパラメータ(ターゲット値を上げる量、ターゲットを下げる量)を用いても良いし、固定値でも良い。

ただし、上記第２の比較器３３２の比較出力だけで第２のデータセレクタ３３７の選択動作を制御したのでは、クリップ状態と非クリップ状態が繰り返しされる。それを避けるために、クリップ状態に近いが、まだクリップ状態ではないことを近クリップ状態検出回路３３３により検出し、その時にターゲット値ＴＧを上げないようにしている。クリップに近い状態を検出する近クリップ状態検出回路３３３としては、例えば、積算回路１３２の出力から１を引いて、クリップ近い閾値と比較して、より大きければ出力を１にする回路が用いられる。

上述の如き構成の自動利得制御回路１０では、自動ターゲット回路１３を備えることにより、長いスパンで起きるクリップに対応することができる。

しかし、ＯＦＤＭ受信装置１００におけるＯＦＤＭ信号の受信環境では、もっと短い時間でクリップが起こることがある。特に０ｄＢのフラッターチャネルにおいて、信号が繰り返し無くなることがある。その時に、通常の自動利得制御では大きくゲインを上げようとするので、結果として、図５に示すように、クリップが起きることになる。

このような受信環境下で使用されるＯＦＤＭ受信装置１００では、上記自動利得制御回路１０に代えて、図６に示すような構成の自動利得制御回路２０を使用すると良い。

図６に示す自動利得制御回路２０は、上記短い時間でのクリップの発生を防止することができるように上述の自動利得制御回路１０を改良したもので、絶対値（ＡＢＳ）回路２１、減算回路２２、自動ターゲット回路２３、符号判定（ＳＧＮ）回路２４、ローパスフィルタ２５、丸め処理（ＲＮＤ）回路２６、積算回路２７、信号断検出回路２８、クリップ検出回路２９などからなる。

この自動利得制御回路２０における絶対値（ＡＢＳ）回路２１、減算回路２２、自動ターゲット回路２３、符号判定（ＳＧＮ）回路２４、ローパスフィルタ２５、丸め処理（ＲＮＤ）回路２６及び積算回路２７は、上述の自動利得制御回路１０における絶対値（ＡＢＳ）回路１１、減算回路１２、自動ターゲット回路１３、符号判定（ＳＧＮ）回路１４、ローパスフィルタ１５、丸め処理（ＲＮＤ）回路１６及び積算回路１７に対応するものであって、ローパスフィルタ２５以外の構成要素については説明を省略する。

ローパスフィルタ２５は、上記ＳＧＮ回路２４から１ビットの符号信号が供給される加算回路２５１、この加算回路２５１による加算出力値を保存するレジスタ２５２、このレジスタ２５２に保存された上記加算回路２５１の加算出力値に（１−α）の重み受けを行う重み付け回路２５３、上記レジスタ２５２に保存された上記加算回路２５１の加算出力値が供給されるビットシフト回路２５４を備え、上記レジスタ２５２に保存された加算回路２５１の加算出力値が重み付け回路２５３を介して上記加算回路２５１に供給されるようになっている。

このローパスフィルタ２５は、上記加算回路２５１において、上記ＳＧＮ回路１４から供給される符号信号について、重み付け回路２５３により（１−α）の重み受けを行いながら累積加算することにより、ローパスフィルタとして動作し、上記レジスタ２５２に保存された加算回路２５１の加算出力値をｎビットシフトにより１／２^ｎに減衰させたＡＧＣ制御信号を生成して出力するビットシフト回路２５４の動作を制御することによって、通過帯域幅を変更することができる。

信号断検出回路２８は、例えば図７に示すように、信号断レベル比較器２８１、加算器２８２、レジスタ２８３、信号断数比較器２８４からなる。

この信号断検出回路２８では、信号断レベル比較器２８１において、上記ＡＢＳ回路２１から供給される絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値を信号断レベルと比較して、小さければ信号断として検出する。この信号断レベル比較器２８１の出力すなわち信号断の検出出力は、加算器２８２において、レジスタ２８３に保存されている信号断の検出回数に加算される。そして、レジスタ２８３は、所定周期でクリアされ、上記信号断の検出回数の累積加算値を保存する。信号断数比較器２８４は、上記レジスタ２８３に保存されている信号断の検出回数を信号断数閾値と比較し、信号断数閾値を越えたらその区間に信号断が起きているとし、信号断検出信号として'１'を出す。閾値に満たない場合は'０'を出す。すなわち、この信号断検出回路２８は、信号断の検出回数が信号断数閾値を越えた区間を'１'で示し、閾値に満たない区間を'０'で示す信号断検出信号を出力する。

また、クリップ検出回路２９は、上述の図４に示したクリップ検出回路１３１と同様に構成されており、上記ＡＢＳ回路２１から供給される絶対値化された中間周波数信号の信号レベル値クリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数がクリップ数閾値を越えた区間を'１'で示し、閾値に満たない区間を'０'で示すクリップ検出信号を出力する。

そして、この自動利得制御回路２０では、信号断検出回路２８及びクリップ検出回路２９及びの各検出出力により、上記ビットシフト回路２５４の動作が制御される。

すなわち、信号断検出回路２８により信号断の状態(信号が無くなる)を検出したら、上記ビットシフト回路２５４のビットシフト量ｎを大きくする。これにより、信号断の状態では、ＡＧＣ制御信号の変化量を小さくして、通過帯域幅を狭くし、自動利得制御回路２０の出力のゲインを少しずつしか上げないようにする。

また、クリップ検出回路２９によりクリップが起きたことを検出したら、上記ビットシフト回路２５４のビットシフト量ｎを小さくする。これにより、クリップが起きたら、直ちにＡＧＣ制御信号の変化量を大きくして、通過帯域幅を広げ、出力のゲインを迅速に下げる。

この自動利得制御回路２０を備えるＯＦＤＭ受信装置１００では、移動チャネル（特にフラッターチャネル）において、ＡＧＣのターゲットレベルを変更することにより、ＡＤＣの入力信号のクリップを減し、それによって後段の受信機の特性を改善することができる。また、インパルスノイズのチャネルにおいてもクリップ状態を減らすことができ、後段の受信機の特性を改善することができる。さらに、ＡＣＩ，ＣＣＩやその他のノイズがＯＦＤＭ信号に混在し、クリップが起きる場合においても、クリップを減らすことにより、受信機の特性を改善することができる。

本発明を適用するＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。上記ＦＤＭ受信装置に備えられた自動利得制御回路の構成例を示すブロック図である。上記自動利得制御回路に備えられた自動ターゲット回路の構成例を示すブロック図である。上記自動ターゲット回路に備えられたクリップ検出回路の構成例を示すブロック図である。通常の自動利得制御により大きくゲインを上げた場合にクリップが起きる状態を模式的に示す図である。上記ＦＤＭ受信装置に備えられる自動利得制御回路の他の構成例を示すブロック図である。上記自動利得制御回路に備えられた信号断検出回路の構成例を示すブロック図である。ＯＦＤＭ受信装置に備えられる従来の自動利得制御回路の構成例を示すブロック図である。ＡＷＧＮ(Additive White Gaussian Noise)チャネルにおいての入力信号とその信号分布を模式的に示す図である。フラッターチャネルにおいての入力信号とその信号分布を模式的に示す図である。一波レイリーチャネルにおいての入力信号とその信号分布を模式的に示す図である。

符号の説明

１０自動利得制御回路、１１絶対値（ＡＢＳ）回路、１２減算回路、１３自動ターゲット回路、１４符号判定（ＳＧＮ）回路、１５ローパスフィルタ、１６丸め処理（ＲＮＤ）回路、１７積算回路、２０自動利得制御回路、２１絶対値（ＡＢＳ）回路、２２減算回路、２３自動ターゲット回路、２４符号判定（ＳＧＮ）回路、２５ローパスフィルタ、２６丸め処理（ＲＮＤ）回路、２７積算回路、２８信号断検出回路、２９クリップ検出回路、１００ＯＦＤＭ受信装置、１０１アンテナ、１０２チューナ部、１０３中間周波増幅部、１０４Ａ／Ｄ変換回路、１０５ベースバンド処理部、１３１クリップ検出回路、１３２積算回路、１３３ターゲット値決定回路、２５１加算回路、２５２レジスタ、２５３重み付け回路、２５４ビットシフト回路、２８１信号断レベル比較器、２８２加算器、２８３レジスタ、２８４信号断数比較器、３１１クリップレベル比較器、３１２加算器、３１３レジスタ、３１４クリップ数比較器、３３１，３３２第１及び第２の比較器、３３３近クリップ状態検出回路、３３４減算器、３３５加算器、３３６，３３７第１及び第２のデータセレクタ、３３８論理積回路、３３９レジスタ

Claims

直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルを制御する可変利得増幅手段と、
上記可変利得増幅手段の利得を制御する自動利得制御回路を備え、
上記自動利得制御回路は、受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがパラメータクリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えた区間を検出するクリップ検出手段と、上記クリップ検出手段の検出出力を積算する積算手段と、上記積算手段の積算出力が供給されるターゲット値決定手段とを備え、上記ターゲット値決定手段は、上記積算手段の積算出力をクリップ閾値と比較してクリップが起きていると判定する第１の比較手段と、上記積算手段の積算出力を非クリップ閾値と比較してクリップが起きていない判定する第２の比較手段とを備え、上記第１の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量下げ、上記第２の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量上げ、自動利得制御のターゲット値を適応的に決定するようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路であって、
受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがパラメータクリップレベルを越える瞬時クリップの検出回数をクリップ数閾値と比較し、クリップ数閾値を越えた区間を検出するクリップ検出手段と、
上記クリップ検出手段の検出出力を積算する積算手段と、
上記積算手段の積算出力が供給されるターゲット値決定手段とを備え、
上記ターゲット値決定手段は、上記積算手段の積算出力をクリップ閾値と比較してクリップが起きていると判定する第１の比較手段と、上記積算手段の積算出力を非クリップ閾値と比較してクリップが起きていない判定する第２の比較手段とを備え、上記第１の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量下げ、上記第２の比較手段の比較出力に基づいてターゲット値を所定量上げ、自動利得制御のターゲット値を適応的に決定することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路。
さらに、上記積分手段の積算出力とクリップ状態に近いことを判定するための近クリップ閾値に基づいて、クリップ状態に近いが、まだクリップ状態ではないことを検出する近クリップ状態検出手段を備え、
上記ターゲット値決定手段において、上記近クリップ状態検出手段により、クリップ状態に近いが、まだクリップ状態ではないときに、ターゲット値を上げことを禁止するようにしたことを特徴とする請求項２記載のＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路。
自動利得制御信号が通過される通過帯域幅の可変制御可能なローパスフィルタと、
上記受信信号を周波数変換した中間周波数信号の状態に応じて上記ローパスフィルタの通過帯域幅を適応的に可変制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載のＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路。
上記制御手段は、受信信号が無くなったことを検出する信号断検出手段からなり、受信信号が無くなったときに、上記ローパスフィルタの通過帯域幅を狭くして、自動利得制御の制御量を緩やかに変化させることを特徴とする請求項４記載のＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路。
上記制御手段は、さらに、上記受信信号を周波数変換した中間周波数信号の信号レベルがクリップされた区間を検出するクリップ検出手段を備え、クリップが起きたときに、上記ローパスフィルタの通過帯域幅を広くして、自動利得制御の制御量を速やかに変化させることを特徴とする請求項５記載のＯＦＤＭ受信装置における自動利得制御回路。