JPH11214939A - 自動利得制御方法及び自動利得制御回路 - Google Patents
自動利得制御方法及び自動利得制御回路Info
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- JPH11214939A JPH11214939A JP10029330A JP2933098A JPH11214939A JP H11214939 A JPH11214939 A JP H11214939A JP 10029330 A JP10029330 A JP 10029330A JP 2933098 A JP2933098 A JP 2933098A JP H11214939 A JPH11214939 A JP H11214939A
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- level
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フェージング下においても良好な無線信
号の受信を可能とすること 【解決手段】 自動利得制御回路において、制御目標の
S/N値をメモリ3bに記憶させておき、可変利得アン
プ1の出力信号の実際のS/Nを減算回路4で検出し、
その検出されたS/N値が目標のS/N値に一致するよ
うに利得制御回路6が利得を設定して負帰還制御を行
う。
号の受信を可能とすること 【解決手段】 自動利得制御回路において、制御目標の
S/N値をメモリ3bに記憶させておき、可変利得アン
プ1の出力信号の実際のS/Nを減算回路4で検出し、
その検出されたS/N値が目標のS/N値に一致するよ
うに利得制御回路6が利得を設定して負帰還制御を行
う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ信号を増
幅するアンプの利得(ゲイン)を自動的に制御する自動
利得制御方法及び自動利得制御回路に関する。
幅するアンプの利得(ゲイン)を自動的に制御する自動
利得制御方法及び自動利得制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】自動利得制御回路の一例が、特開昭63
−076511号公報に記載されている。図11に、従
来の自動利得制御回路の構成を示す。
−076511号公報に記載されている。図11に、従
来の自動利得制御回路の構成を示す。
【0003】図11の自動利得制御回路(AGC回路)
は、可変利得アンプ30と、レベル検出回路31と、利
得設定回路32と有しており、レベル検出回路31によ
り検出される電圧レベル(すなわち、可変利得アンプの
出力信号の電圧レベル)が一定になるように、利得設定
回路32によって可変利得アンプ30の利得が設定され
る。例えば、出力信号のレベルが高い場合は、可変利得
アンプの利得が小さくなるように負帰還制御がなされ、
この結果として出力レベルは一定に保たれる。
は、可変利得アンプ30と、レベル検出回路31と、利
得設定回路32と有しており、レベル検出回路31によ
り検出される電圧レベル(すなわち、可変利得アンプの
出力信号の電圧レベル)が一定になるように、利得設定
回路32によって可変利得アンプ30の利得が設定され
る。例えば、出力信号のレベルが高い場合は、可変利得
アンプの利得が小さくなるように負帰還制御がなされ、
この結果として出力レベルは一定に保たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、AGC
回路はアンプの出力信号のレベルを一定にするための負
帰還制御回路であり、無線通信の受信回路等に広く利用
されているものであるが、本発明者の検討によると、単
に出力信号のレベルを一定に保つだけでは受信信号等の
品質を維持する上で必ずしも十分でないことがわかっ
た。
回路はアンプの出力信号のレベルを一定にするための負
帰還制御回路であり、無線通信の受信回路等に広く利用
されているものであるが、本発明者の検討によると、単
に出力信号のレベルを一定に保つだけでは受信信号等の
品質を維持する上で必ずしも十分でないことがわかっ
た。
【0005】すなわち、移動体通信では、フェージング
によって受信レベルが平均レベルと比較して正側で10
dB、負側で30dB以上も変動することがあり、この
場合、AGC回路はそのレベル変動に追従して可変利得
アンプの利得を広範に変化させる。このとき、可変利得
アンプのノイズ指数は設定されている利得に依存して変
化する。また、高利得側では前段から可変利得アンプ段
に入力される雑音量が支配的となり、雑音量が増大する
傾向がある。しかも、このノイズ指数の変化は、可変利
得アンプに動作電圧を供給する電源回路やIC化されて
いるアンプを構成しているトランジスタのデバイス構造
や製造プロセス条件等によって変動し、一律ではない。
によって受信レベルが平均レベルと比較して正側で10
dB、負側で30dB以上も変動することがあり、この
場合、AGC回路はそのレベル変動に追従して可変利得
アンプの利得を広範に変化させる。このとき、可変利得
アンプのノイズ指数は設定されている利得に依存して変
化する。また、高利得側では前段から可変利得アンプ段
に入力される雑音量が支配的となり、雑音量が増大する
傾向がある。しかも、このノイズ指数の変化は、可変利
得アンプに動作電圧を供給する電源回路やIC化されて
いるアンプを構成しているトランジスタのデバイス構造
や製造プロセス条件等によって変動し、一律ではない。
【0006】したがって、従来の技術では、移動体通信
のような受信レベルの広範な変動が生じやすい通信系に
おいて、受信信号の品質を常に所望値以上に維持するこ
とができないことがある。
のような受信レベルの広範な変動が生じやすい通信系に
おいて、受信信号の品質を常に所望値以上に維持するこ
とができないことがある。
【0007】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたものであり、受信信号レベルの変動が
あった場合でも受信信号の品質を常に維持し、良好な受
信を可能とすることを目的とする。
るためになされたものであり、受信信号レベルの変動が
あった場合でも受信信号の品質を常に維持し、良好な受
信を可能とすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では以下の構成を採用する。
に本発明では以下の構成を採用する。
【0009】請求項1記載の自動利得制御方法の発明
は、比較器の一方の入力端子に制御目標のS/N比に相
当する電圧を入力すると共に、前記比較器の他方の入力
端子に可変利得アンプの出力信号のS/N比に相当する
電圧を入力し、前記比較器の出力に基づいて前記可変利
得アンプの利得を制御し、これによって前記可変利得ア
ンプの出力信号のS/N比が前記制御目標のS/N比に
なるように負帰還制御を行うようにした。
は、比較器の一方の入力端子に制御目標のS/N比に相
当する電圧を入力すると共に、前記比較器の他方の入力
端子に可変利得アンプの出力信号のS/N比に相当する
電圧を入力し、前記比較器の出力に基づいて前記可変利
得アンプの利得を制御し、これによって前記可変利得ア
ンプの出力信号のS/N比が前記制御目標のS/N比に
なるように負帰還制御を行うようにした。
【0010】AGC回路は信号レベルを一定にするもの
であるという従来の固定観念を破って、「可変利得アン
プの出力信号のS/N比」を負帰還制御により一定に保
つようにしたものである。これにより、可変利得アンプ
のノイズ指数が利得に依存して変動しても常に受信信号
のS/Nが一定に保たれ、良好な受信が実現される。
であるという従来の固定観念を破って、「可変利得アン
プの出力信号のS/N比」を負帰還制御により一定に保
つようにしたものである。これにより、可変利得アンプ
のノイズ指数が利得に依存して変動しても常に受信信号
のS/Nが一定に保たれ、良好な受信が実現される。
【0011】請求項2記載の自動利得制御方法の発明で
は、請求項1記載の発明において、前記可変利得アンプ
の出力信号に対して、さらに、その信号レベルが所定の
レベルになるように負帰還制御を行うようにした。
は、請求項1記載の発明において、前記可変利得アンプ
の出力信号に対して、さらに、その信号レベルが所定の
レベルになるように負帰還制御を行うようにした。
【0012】これにより、S/Nのみならず出力信号の
振幅も一定に保たれるため、信号の歪みがなくなり、そ
の後の信号処理も容易となる。
振幅も一定に保たれるため、信号の歪みがなくなり、そ
の後の信号処理も容易となる。
【0013】請求項3記載の自動利得制御方法の発明
は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記可
変利得アンプの入力信号の変化率が所定値を超えた場合
に、前記入力信号の変化を補償する方向に前記可変利得
アンプの利得を強制的にシフトさせるようにした。
は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記可
変利得アンプの入力信号の変化率が所定値を超えた場合
に、前記入力信号の変化を補償する方向に前記可変利得
アンプの利得を強制的にシフトさせるようにした。
【0014】これにより、負帰還ループを介した制御で
は追従できない瞬時的な大きなレベル変化が生じた場合
でも、その変化を補償する方向に可変利得アンプの利得
をシフトさせて受信信号を得ることができ、特に、フェ
ージングによる急激な受信レベル低下時における受信感
度の劣化防止に効果がある。
は追従できない瞬時的な大きなレベル変化が生じた場合
でも、その変化を補償する方向に可変利得アンプの利得
をシフトさせて受信信号を得ることができ、特に、フェ
ージングによる急激な受信レベル低下時における受信感
度の劣化防止に効果がある。
【0015】請求項4記載の自動利得制御回路の発明
は、可変利得アンプと、前記可変利得アンプの利得に対
応したノイズ量を記憶しているメモリ回路と、前記可変
利得アンプの出力レベルを検出するピーク検出回路と、
前記メモリ回路から出力される前記可変利得アンプの利
得に対応したノイズ量(N)及び前記ピーク検出回路の
出力値(S)から前記可変利得アンプのS/N比を求め
る演算回路と、この演算回路の出力電圧が制御目標のS
/N比に相当する電圧に一致するように前記可変利得ア
ンプの利得を設定する利得設定回路と、を有する構成と
した。
は、可変利得アンプと、前記可変利得アンプの利得に対
応したノイズ量を記憶しているメモリ回路と、前記可変
利得アンプの出力レベルを検出するピーク検出回路と、
前記メモリ回路から出力される前記可変利得アンプの利
得に対応したノイズ量(N)及び前記ピーク検出回路の
出力値(S)から前記可変利得アンプのS/N比を求め
る演算回路と、この演算回路の出力電圧が制御目標のS
/N比に相当する電圧に一致するように前記可変利得ア
ンプの利得を設定する利得設定回路と、を有する構成と
した。
【0016】これにより、可変利得アンプの利得(ゲイ
ン)をアドレス変数としてメモリ回路をアクセスして対
応するノイズ量に相当する電圧を出力させ、その電圧値
が目標のS/Nに相当する電圧に一致するように負帰還
制御を行うことができ、出力信号のS/Nを常に一定に
保つことができる。
ン)をアドレス変数としてメモリ回路をアクセスして対
応するノイズ量に相当する電圧を出力させ、その電圧値
が目標のS/Nに相当する電圧に一致するように負帰還
制御を行うことができ、出力信号のS/Nを常に一定に
保つことができる。
【0017】請求項5記載の自動利得制御回路の発明
は、請求項4記載の発明において、前記可変利得アンプ
の出力レベルを所定値に保つためのレベル制御回路を、
さらに具備する構成とした。
は、請求項4記載の発明において、前記可変利得アンプ
の出力レベルを所定値に保つためのレベル制御回路を、
さらに具備する構成とした。
【0018】これにより、可変利得アンプの出力信号の
S/N比のみならず電圧レベルも一定に保つことができ
る。
S/N比のみならず電圧レベルも一定に保つことができ
る。
【0019】請求項6記載の自動利得制御回路の発明
は、請求項5記載の発明において、前記レベル制御回路
を、前記可変利得アンプの出力信号に対して必要な減衰
を与えるアッテネータにより構成した。
は、請求項5記載の発明において、前記レベル制御回路
を、前記可変利得アンプの出力信号に対して必要な減衰
を与えるアッテネータにより構成した。
【0020】これにより、アッテネータの減衰量を調整
して可変利得アンプの出力信号の電圧レベルを一定に保
つことができる。
して可変利得アンプの出力信号の電圧レベルを一定に保
つことができる。
【0021】請求項7記載の自動利得制御回路の発明
は、請求項4〜請求項6のいずれかに記載の発明におい
て、前記利得制御アンプの入力信号のレベル変動を検出
する微分回路と、前記入力信号のレベル変動の傾きをし
きい値と比較し、前記レベル変動が前記しきい値を越え
たときに出力レベルが変化するコンパレータとを具備
し、前記利得設定回路は、前記コンパレータの出力レベ
ルが変化すると、前記入力信号の変動を補償する方向に
前記可変利得アンプの利得をシフトさせる構成とした。
は、請求項4〜請求項6のいずれかに記載の発明におい
て、前記利得制御アンプの入力信号のレベル変動を検出
する微分回路と、前記入力信号のレベル変動の傾きをし
きい値と比較し、前記レベル変動が前記しきい値を越え
たときに出力レベルが変化するコンパレータとを具備
し、前記利得設定回路は、前記コンパレータの出力レベ
ルが変化すると、前記入力信号の変動を補償する方向に
前記可変利得アンプの利得をシフトさせる構成とした。
【0022】これにより、負帰還制御ループによる制御
に拘束されずに、緊急の利得制御が行われる。これによ
って、例えば、フェージングによる出力信号レベルの落
ち込みを改善することができる。
に拘束されずに、緊急の利得制御が行われる。これによ
って、例えば、フェージングによる出力信号レベルの落
ち込みを改善することができる。
【0023】請求項8記載の無線受信回路は、請求項4
〜請求項7のいずれかに記載の自動利得制御回路を用い
て無線信号の受信処理を行う構成とした。
〜請求項7のいずれかに記載の自動利得制御回路を用い
て無線信号の受信処理を行う構成とした。
【0024】これにより、フェージング下においても良
好な受信が行え、これにより、復調信号のビット誤り率
(BER)特性の改善することができる。
好な受信が行え、これにより、復調信号のビット誤り率
(BER)特性の改善することができる。
【0025】請求項9記載の基地局装置は、移動体から
送信されてきた信号の受信処理を行う請求項8記載の無
線受信回路と、復調回路と、信号処理回路と、を具備す
る構成とした。
送信されてきた信号の受信処理を行う請求項8記載の無
線受信回路と、復調回路と、信号処理回路と、を具備す
る構成とした。
【0026】移動体通信では、特にフェージングによる
受信レベルの変動が大きいが、上述の構成によれば、基
地局において、フェージング下においても十分なS/N
を確保するこことができ、ビット誤り率(BER)を低
減して良好な受信処理を行える。
受信レベルの変動が大きいが、上述の構成によれば、基
地局において、フェージング下においても十分なS/N
を確保するこことができ、ビット誤り率(BER)を低
減して良好な受信処理を行える。
【0027】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明の
実施の形態1に係る自動利得制御回路のブロック図であ
る。この自動利得制御回路は、可変利得アンプ1と、可
変利得アンプ1の出力信号レベル(S)を検出するピー
ク検出回路2と、可変利得アンプ1の利得(ゲイン)に
対応するノイズ量(N)を記憶しているメモリ回路3a
と、ピーク検出回路2及びメモリ回路3aから供給され
る信号に基づき可変利得アンプ1の出力信号のS/Nを
求める減算回路4と、制御目標のS/Nを記憶している
メモリ回路3bと、比較器(オペアンプ)5と、比較器
5の出力に応じて可変利得アンプ1の利得を変化させる
利得設定回路6とを有している。
実施の形態1に係る自動利得制御回路のブロック図であ
る。この自動利得制御回路は、可変利得アンプ1と、可
変利得アンプ1の出力信号レベル(S)を検出するピー
ク検出回路2と、可変利得アンプ1の利得(ゲイン)に
対応するノイズ量(N)を記憶しているメモリ回路3a
と、ピーク検出回路2及びメモリ回路3aから供給され
る信号に基づき可変利得アンプ1の出力信号のS/Nを
求める減算回路4と、制御目標のS/Nを記憶している
メモリ回路3bと、比較器(オペアンプ)5と、比較器
5の出力に応じて可変利得アンプ1の利得を変化させる
利得設定回路6とを有している。
【0028】ここで、メモリ回路3bに記憶されている
ノイズ量のデータは、次のように測定される。つまり、
回路製造時(あるいは回路の電源投入時)において、可
変利得アンプ1を無入力状態にしておき、ここで利得設
定回路6により利得を連続的に変化させ、そのときの出
力信号レベルをピーク検出回路2により検出し、その検
出された信号をノイズ量(N)として、可変利得アンプ
1の利得に対応させてメモリ回路3aに記憶させるので
ある。
ノイズ量のデータは、次のように測定される。つまり、
回路製造時(あるいは回路の電源投入時)において、可
変利得アンプ1を無入力状態にしておき、ここで利得設
定回路6により利得を連続的に変化させ、そのときの出
力信号レベルをピーク検出回路2により検出し、その検
出された信号をノイズ量(N)として、可変利得アンプ
1の利得に対応させてメモリ回路3aに記憶させるので
ある。
【0029】そして、入力信号の増幅動作が開始される
と、利得設定回路6から可変利得アンプ1の現在の設定
利得を示す信号がメモリ回路3aに入力され、メモリ回
路3aはその利得に対応したノイズ量(N)を出力す
る。
と、利得設定回路6から可変利得アンプ1の現在の設定
利得を示す信号がメモリ回路3aに入力され、メモリ回
路3aはその利得に対応したノイズ量(N)を出力す
る。
【0030】ピーク検出回路2は、可変利得アンプ1の
出力信号の電圧レベル(S)を検出する。次に、減算回
路4は、ピーク検出回路2及びメモリ回路3aからの信
号を入力として、logS−logN(=logS/
N)という演算を実行して実際のS/Nを求める。この
求められたS/Nに相当する電圧は比較器5の反転端子
に入力される。
出力信号の電圧レベル(S)を検出する。次に、減算回
路4は、ピーク検出回路2及びメモリ回路3aからの信
号を入力として、logS−logN(=logS/
N)という演算を実行して実際のS/Nを求める。この
求められたS/Nに相当する電圧は比較器5の反転端子
に入力される。
【0031】一方、比較器(オペアンプ)5の非反転端
子には、メモリ回路3bに記憶されている制御目標のS
/Nに相当する電圧が入力されており、両端子は仮想接
地されることから、反転端子の電圧が非反転端子の電圧
に一致するように比較器5から制御信号が出力され、こ
れに基づき、利得設定回路6によって可変利得アンプ1
の利得が設定され、自動利得制御が行われることにな
る。
子には、メモリ回路3bに記憶されている制御目標のS
/Nに相当する電圧が入力されており、両端子は仮想接
地されることから、反転端子の電圧が非反転端子の電圧
に一致するように比較器5から制御信号が出力され、こ
れに基づき、利得設定回路6によって可変利得アンプ1
の利得が設定され、自動利得制御が行われることにな
る。
【0032】本実施の形態における自動利得制御の特性
を図2示す。一方、対比例として、従来の自動利得制御
における制御特性を図12に示す。図2及び図12で
は、横軸にAGC利得をとり、縦軸に可変利得アンプの
出力レベルをとっている。
を図2示す。一方、対比例として、従来の自動利得制御
における制御特性を図12に示す。図2及び図12で
は、横軸にAGC利得をとり、縦軸に可変利得アンプの
出力レベルをとっている。
【0033】図11に示される従来の自動利得制御回路
では、入力電界の変動に対して出力信号の振幅が一定と
なるように可変利得アンプの利得が制御される。例え
ば、移動体通信において、移動局が建物の陰などに入り
電波が届きにくくなり、入力電界レベルが50dBuか
ら30dBuに低下した場合、AGC利得を20dB増
加して入力電界レベルが50dBu時と同一の信号出力
レベルを保つよう動作することになる。
では、入力電界の変動に対して出力信号の振幅が一定と
なるように可変利得アンプの利得が制御される。例え
ば、移動体通信において、移動局が建物の陰などに入り
電波が届きにくくなり、入力電界レベルが50dBuか
ら30dBuに低下した場合、AGC利得を20dB増
加して入力電界レベルが50dBu時と同一の信号出力
レベルを保つよう動作することになる。
【0034】しかし、図12に示すように、アンプの利
得に応じてノイズ量が変化し、その結果として、アンプ
出力のS/Nは変化することになる。つまり、図12に
示すように、可変利得アンプ1の無入力時のノイズ量
(これをノイズフロアと表現する)は、利得G1を越え
るあたりから、かなり急激に上昇していくので、信号レ
ベルがV1に保たれる場合、高ゲイン側で(つまり、入
力信号のレベルが小さいときに)S/Nが劣化してしま
う。図12では、利得G1では信号対雑音比はN1/S
であったのが、利得G2ではN2/Sに低下している。
得に応じてノイズ量が変化し、その結果として、アンプ
出力のS/Nは変化することになる。つまり、図12に
示すように、可変利得アンプ1の無入力時のノイズ量
(これをノイズフロアと表現する)は、利得G1を越え
るあたりから、かなり急激に上昇していくので、信号レ
ベルがV1に保たれる場合、高ゲイン側で(つまり、入
力信号のレベルが小さいときに)S/Nが劣化してしま
う。図12では、利得G1では信号対雑音比はN1/S
であったのが、利得G2ではN2/Sに低下している。
【0035】したがって、デジタル位相変調波(例えば
QPSKによる変調波)などを受信し復調すると、S/
Nが低下している場合にはビット誤り率(BER)が増
大し、送信信号の重要な情報が再現できないこともあり
得る。特に、移動体通信ではフェージングにより、急激
な受信レベルの低下が生じることも多く、このような場
合、信号(S)自体のレベルが小さい上にノイズ量
(N)も増大して、電話による通話ができなくなるので
は問題である。
QPSKによる変調波)などを受信し復調すると、S/
Nが低下している場合にはビット誤り率(BER)が増
大し、送信信号の重要な情報が再現できないこともあり
得る。特に、移動体通信ではフェージングにより、急激
な受信レベルの低下が生じることも多く、このような場
合、信号(S)自体のレベルが小さい上にノイズ量
(N)も増大して、電話による通話ができなくなるので
は問題である。
【0036】これに対し、本実施の形態による自動利得
制御回路では、図2に示すように、入力電界レベルが5
0dBuから30dBuに低下した場合、入力電界レベ
ルが50dBuの時のS/NになるようにAGC利得が
設定される。つまり、図2では、可変利得アンプ1の利
得(ゲイン)がG1からG2に変化し、出力レベルはV
1からV2へと変化する。これにより、30dBu時の
信号対雑音比(S/N2)は、50dBu時の信号対雑
音比(S/N1)に等しくなる。
制御回路では、図2に示すように、入力電界レベルが5
0dBuから30dBuに低下した場合、入力電界レベ
ルが50dBuの時のS/NになるようにAGC利得が
設定される。つまり、図2では、可変利得アンプ1の利
得(ゲイン)がG1からG2に変化し、出力レベルはV
1からV2へと変化する。これにより、30dBu時の
信号対雑音比(S/N2)は、50dBu時の信号対雑
音比(S/N1)に等しくなる。
【0037】以上のように、本実施の形態の自動利得制
御回路によれば、入力電界レベルに関わらず、出力信号
対雑音比(S/N)が一定になるように制御するので、
ビット誤り率(BER)特性の増大を抑えることがで
き、常に一定の感度を得ることができる。
御回路によれば、入力電界レベルに関わらず、出力信号
対雑音比(S/N)が一定になるように制御するので、
ビット誤り率(BER)特性の増大を抑えることがで
き、常に一定の感度を得ることができる。
【0038】以上説明した自動利得制御回路の動作をま
とめると、図3のようになる。
とめると、図3のようになる。
【0039】すなわち、まず、ピーク検出回路2が可変
利得アンプの無信号入力時の雑音量を全AGC利得にお
いて検出し、検出された雑音量をメモリ回路3aに格納
する(ステップS1)。また、予め、制御目標である所望
のS/N値をメモリ回路3bに格納しておく(ステップ
S2)。なお、ステップ1,2は電源投入時又は出荷時
にのみ行い、通常のAGC動作時には行わないこととす
る。
利得アンプの無信号入力時の雑音量を全AGC利得にお
いて検出し、検出された雑音量をメモリ回路3aに格納
する(ステップS1)。また、予め、制御目標である所望
のS/N値をメモリ回路3bに格納しておく(ステップ
S2)。なお、ステップ1,2は電源投入時又は出荷時
にのみ行い、通常のAGC動作時には行わないこととす
る。
【0040】通常動作では、可変利得アンプ1の出力信
号をピーク検出回路2により検出し(ステップS3)、検
出された出力信号とメモリ回路3aから出力される雑音
量とから実際のS/Nを算出する(ステップS4)。次
に、算出されたS/Nとメモリ回路3bに格納されてい
る所望のS/Nとを比較し(ステップS5)、所望のS/
NになるようにAGC利得を設定する(ステップS6)。
号をピーク検出回路2により検出し(ステップS3)、検
出された出力信号とメモリ回路3aから出力される雑音
量とから実際のS/Nを算出する(ステップS4)。次
に、算出されたS/Nとメモリ回路3bに格納されてい
る所望のS/Nとを比較し(ステップS5)、所望のS/
NになるようにAGC利得を設定する(ステップS6)。
【0041】以上のように、S/Nを一定レベルに保つ
ように制御することにより、入力電界レベルが低下した
場合でも、安定したビット誤り率(BER)特性を維持
することができる。
ように制御することにより、入力電界レベルが低下した
場合でも、安定したビット誤り率(BER)特性を維持
することができる。
【0042】(実施の形態2)図4に実施の形態2に係
る自動利得制御回路の構成を示す。図4の自動利得制御
回路は、図1の自動利得制御回路に、可変利得アンプ1
の出力信号のレベルを一定に保つための減衰量設定回路
(アッテネータ)7と、ピーク検出回路8と、比較器1
0と、メモリ9とを付加した構成となっている。その他
の構成は、図1と同じである。
る自動利得制御回路の構成を示す。図4の自動利得制御
回路は、図1の自動利得制御回路に、可変利得アンプ1
の出力信号のレベルを一定に保つための減衰量設定回路
(アッテネータ)7と、ピーク検出回路8と、比較器1
0と、メモリ9とを付加した構成となっている。その他
の構成は、図1と同じである。
【0043】上述の図1の自動利得制御回路では、S/
Nは同一であっても信号出力レベルは一定にはならず、
受信機に直線動作が必要とされる場合には信号が歪んで
しまうことになる。そこで、これを回避するために、先
に説明したノイズフロアが上昇してしまうAGCゲイン
の領域に対しては、減衰量設定回路(アッテネータ)7
によってレベル上昇分を減衰させ、これによって、S/
Nのみならず信号出力レベルも一定とするものである。
信号レベルが一定になれば、後の信号処理も容易とな
る。
Nは同一であっても信号出力レベルは一定にはならず、
受信機に直線動作が必要とされる場合には信号が歪んで
しまうことになる。そこで、これを回避するために、先
に説明したノイズフロアが上昇してしまうAGCゲイン
の領域に対しては、減衰量設定回路(アッテネータ)7
によってレベル上昇分を減衰させ、これによって、S/
Nのみならず信号出力レベルも一定とするものである。
信号レベルが一定になれば、後の信号処理も容易とな
る。
【0044】減衰量設定回路(アッテネータ)7の減衰
量は、可変利得アンプ1の利得制御と同じく、負帰還制
御を用いて自動的に行われる。すなわち、減衰量設定回
路(アッテネータ)7の出力信号レベルをピーク検出回
路8により検出し、その検出値がメモリ9に格納されて
いる制御目標電圧(V1)に収束するように比較器10
が出力を送出し、この比較器10の出力によって減衰量
設定回路(アッテネータ)の減衰量が自動的に設定され
ることになる。
量は、可変利得アンプ1の利得制御と同じく、負帰還制
御を用いて自動的に行われる。すなわち、減衰量設定回
路(アッテネータ)7の出力信号レベルをピーク検出回
路8により検出し、その検出値がメモリ9に格納されて
いる制御目標電圧(V1)に収束するように比較器10
が出力を送出し、この比較器10の出力によって減衰量
設定回路(アッテネータ)の減衰量が自動的に設定され
ることになる。
【0045】本実施の形態による自動利得制御の特性を
図5に示す。
図5に示す。
【0046】図5において、入力電界レベルが50dB
uから30dBuに低下した場合、AGCゲインを入力
電界レベル50dBu時の出力信号対雑音比(S/N)
特性と同一になるように設定する。しかし、出力レベル
はAGC回路の雑音レベルが上昇していることにより同
一とはならない。そこで、減衰量設定回路7において出
力レベル、雑音レベルを共に減衰させる(減衰量は「A
TT」と記載されている)ことにより、出力信号対雑音
比(S/N)と信号出力レベルの双方を入力電界レベル
に関わらず一定とすることが可能となる。
uから30dBuに低下した場合、AGCゲインを入力
電界レベル50dBu時の出力信号対雑音比(S/N)
特性と同一になるように設定する。しかし、出力レベル
はAGC回路の雑音レベルが上昇していることにより同
一とはならない。そこで、減衰量設定回路7において出
力レベル、雑音レベルを共に減衰させる(減衰量は「A
TT」と記載されている)ことにより、出力信号対雑音
比(S/N)と信号出力レベルの双方を入力電界レベル
に関わらず一定とすることが可能となる。
【0047】本実施の形態の自動利得制御回路の動作を
まとめると、図6のようになる。図3のフローチャート
とほぼ同じであるが、図6では、減衰量設定過程(ステ
ップS7)が存在する点が異なる。つまり、ステップS
7では、S/Nと出力信号レベルの双方を一定に保つよ
うに、AGC設定値に応じて出力信号の減衰量が設定さ
れる。
まとめると、図6のようになる。図3のフローチャート
とほぼ同じであるが、図6では、減衰量設定過程(ステ
ップS7)が存在する点が異なる。つまり、ステップS
7では、S/Nと出力信号レベルの双方を一定に保つよ
うに、AGC設定値に応じて出力信号の減衰量が設定さ
れる。
【0048】(実施の形態3)図7に本実施の形態に係
る自動利得制御回路の構成を示す。
る自動利得制御回路の構成を示す。
【0049】本実施の形態では、図4の自動利得制御回
路に、入力信号レベルの変動状況を検出する微分回路1
1と、入力信号レベル変動の傾きをしきい値と比較する
コンパレータ12とを付加し、入力信号レベル変動状況
に応じてAGC利得を不連続にシフトさせる機能を追加
したものである。
路に、入力信号レベルの変動状況を検出する微分回路1
1と、入力信号レベル変動の傾きをしきい値と比較する
コンパレータ12とを付加し、入力信号レベル変動状況
に応じてAGC利得を不連続にシフトさせる機能を追加
したものである。
【0050】図8に示すように、従来の自動利得制御で
は、出力振幅を一定とするためAGC利得はある一定の
出力値となるように入力信号レベルに追従して設定され
ている。このため図8中(b)の収束値においては、フ
ェージングによる急激なレベル変動が生じた場合ピーク
検出回路2が追従しきれない。また、AGC制御範囲を
越えたレベルの落ち込みがある場合には、出力信号対雑
音比(S/N)特性が雑音に埋もれてしまいデータが消
失してしまう可能性がある。
は、出力振幅を一定とするためAGC利得はある一定の
出力値となるように入力信号レベルに追従して設定され
ている。このため図8中(b)の収束値においては、フ
ェージングによる急激なレベル変動が生じた場合ピーク
検出回路2が追従しきれない。また、AGC制御範囲を
越えたレベルの落ち込みがある場合には、出力信号対雑
音比(S/N)特性が雑音に埋もれてしまいデータが消
失してしまう可能性がある。
【0051】そこで、図7の自動利得制御回路では、ピ
ーク検出回路2により検出された信号を微分回路11で
微分し、その傾きを検出する。検出された傾きはコンパ
レータ12によりしきい値以下(又は以上)である場合、
急激に入力信号レベルが変動している状況であると判断
される。
ーク検出回路2により検出された信号を微分回路11で
微分し、その傾きを検出する。検出された傾きはコンパ
レータ12によりしきい値以下(又は以上)である場合、
急激に入力信号レベルが変動している状況であると判断
される。
【0052】そして、検出された傾きがしきい値以下
(あるいは以上)であった場合のみ、検出されている出
力振幅に追従させてAGC利得を変化させるのではな
く、通常設定されている入力レベルに対するAGC利得
よりも高い値のAGC利得にシフトするように設定を変
更する。なお、検出された傾きがしきい値以内に収束し
た場合には、AGC利得は通常設定されている値に再設
定されるものとする。
(あるいは以上)であった場合のみ、検出されている出
力振幅に追従させてAGC利得を変化させるのではな
く、通常設定されている入力レベルに対するAGC利得
よりも高い値のAGC利得にシフトするように設定を変
更する。なお、検出された傾きがしきい値以内に収束し
た場合には、AGC利得は通常設定されている値に再設
定されるものとする。
【0053】以上の動作を図8を用いて具体的に説明す
る。50dBu入力時のAGC利得が図8(b)であっ
た場合(S/N=S/N1)、急激な入力信号レベルの減
少が確認された場合、AGC利得を図8(b)から
(a)の位置まで強制的にシフトさせてしまう。これに
より、振幅が落ち込む前に十分なS/N(S/N=S/
N2)を確保することが可能となり、ピーク検出回路2
が入力信号レベルの落ち込みに追従しきれない場合や通
常設定でのAGC制御範囲を越えたレベルの落ち込みが
ある場合においても、データが消失することを防ぐこと
ができる。
る。50dBu入力時のAGC利得が図8(b)であっ
た場合(S/N=S/N1)、急激な入力信号レベルの減
少が確認された場合、AGC利得を図8(b)から
(a)の位置まで強制的にシフトさせてしまう。これに
より、振幅が落ち込む前に十分なS/N(S/N=S/
N2)を確保することが可能となり、ピーク検出回路2
が入力信号レベルの落ち込みに追従しきれない場合や通
常設定でのAGC制御範囲を越えたレベルの落ち込みが
ある場合においても、データが消失することを防ぐこと
ができる。
【0054】以上のように、本実施の形態によれば、通
常の動作時においてはS/N及び信号振幅を一定に維持
でき、しかも、フェージングによる受信レベルの変動が
AGCの追従を越えた急激なものである場合には、負帰
還ループを回す制御ではなくてアンプの利得をあらかじ
め不連続にシフトさせ十分なS/Nを確保することがで
き、これにより、出力信号対雑音比(S/N)特性の劣
化を防ぎ、ビット誤り率特性(BER)のさらなる改善
を図ることができる。
常の動作時においてはS/N及び信号振幅を一定に維持
でき、しかも、フェージングによる受信レベルの変動が
AGCの追従を越えた急激なものである場合には、負帰
還ループを回す制御ではなくてアンプの利得をあらかじ
め不連続にシフトさせ十分なS/Nを確保することがで
き、これにより、出力信号対雑音比(S/N)特性の劣
化を防ぎ、ビット誤り率特性(BER)のさらなる改善
を図ることができる。
【0055】なお、以上の説明ではフェージングにより
入力レベルが減少した場合について説明したが、レベル
が急激に上昇して波形が歪む場合も同様に、AGC利得
を減少させる方向に利得をシフトさせ、波形歪みを防止
することができる。
入力レベルが減少した場合について説明したが、レベル
が急激に上昇して波形が歪む場合も同様に、AGC利得
を減少させる方向に利得をシフトさせ、波形歪みを防止
することができる。
【0056】以上説明した自動利得制御動作をまとめる
と図9に示すようになる。図9のフローチャートは、図
6のフローチャートにステップS8,S9を追加したも
のである。
と図9に示すようになる。図9のフローチャートは、図
6のフローチャートにステップS8,S9を追加したも
のである。
【0057】すなわち、本実施の形態の利得制御方法で
は、出力信号検出(ステップS3)により検出された信号
を微分し(ステップS8)、コンパレータによる比較によ
ってしきい値以上のレベルの変動が検出された場合には
(ステップS9)、通常のAGCゲインから高ゲイン側
又は低ゲイン側に利得を瞬時的にシフトさせるように制
御する。
は、出力信号検出(ステップS3)により検出された信号
を微分し(ステップS8)、コンパレータによる比較によ
ってしきい値以上のレベルの変動が検出された場合には
(ステップS9)、通常のAGCゲインから高ゲイン側
又は低ゲイン側に利得を瞬時的にシフトさせるように制
御する。
【0058】(実施の形態4)図10は、上述の自動利
得制御回路を、移動体通信における基地局の送受信処理
装置(基地局装置)に使用した例を示す。
得制御回路を、移動体通信における基地局の送受信処理
装置(基地局装置)に使用した例を示す。
【0059】基地局14は、移動局13からの送信信号
を受信するアンテナ15と、受信アンプ16と、第1の
局部発振器17と、受信アンプの出力信号の周波数をミ
キシングダウンさせるための第1の混合器18と、上述
の自動利得制御回路19と、第2の局部発振器21と、
第2の混合器22と、デジタル変調波を復調する復調器
23と、復調されたベースバンド信号の処理を行うベー
スバンド信号処理回路24と、他の基地局26や交換網
27との信号の授受を行う有線伝送路インタフェース2
5と、を有している。
を受信するアンテナ15と、受信アンプ16と、第1の
局部発振器17と、受信アンプの出力信号の周波数をミ
キシングダウンさせるための第1の混合器18と、上述
の自動利得制御回路19と、第2の局部発振器21と、
第2の混合器22と、デジタル変調波を復調する復調器
23と、復調されたベースバンド信号の処理を行うベー
スバンド信号処理回路24と、他の基地局26や交換網
27との信号の授受を行う有線伝送路インタフェース2
5と、を有している。
【0060】自動利得制御回路19は、可変利得アンプ
1及び前掲の各実施の形態に記載の動作を行うAGC回
路20とを有している。移動体通信用基地局では、フェ
ージングによる電界強度の変動が激しい無線信号を受信
して処理する必要があるが、本実施の形態では、自動利
得制御回路19の働きによってS/N及び信号振幅が一
定に維持されるため、入力電界に関係なく常に良好な受
信を行え、ゆえに、復調信号のビット誤り率特性が改善
され、良好な信号品質が維持される。
1及び前掲の各実施の形態に記載の動作を行うAGC回
路20とを有している。移動体通信用基地局では、フェ
ージングによる電界強度の変動が激しい無線信号を受信
して処理する必要があるが、本実施の形態では、自動利
得制御回路19の働きによってS/N及び信号振幅が一
定に維持されるため、入力電界に関係なく常に良好な受
信を行え、ゆえに、復調信号のビット誤り率特性が改善
され、良好な信号品質が維持される。
【0061】
【発明の効果】以上のように本発明は、出力信号対雑音
比(S/N)特性が一定となるように負帰還制御を行う
ことにより、フェージング下においても十分なS/N比
を確保することができ、受信信号のビット誤り率特性の
改善を図ることができるという効果が得られる。
比(S/N)特性が一定となるように負帰還制御を行う
ことにより、フェージング下においても十分なS/N比
を確保することができ、受信信号のビット誤り率特性の
改善を図ることができるという効果が得られる。
【図1】本発明の実施の形態1における自動利得制御回
路の構成を示すブロック図
路の構成を示すブロック図
【図2】図1の自動利得制御回路におけるAGC動作を
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
【図3】図1の自動利得制御回路の動作を示すフローチ
ャート
ャート
【図4】本発明の実施の形態2における自動利得制御回
路の構成を示すブロック図
路の構成を示すブロック図
【図5】図4の自動利得制御回路におけるAGC動作を
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
【図6】図4の自動利得制御回路の動作を示すフローチ
ャート
ャート
【図7】本発明の実施の形態3における自動利得制御回
路の構成を示すブロック図
路の構成を示すブロック図
【図8】図7の自動利得制御回路におけるAGC動作を
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
説明するための出力信号対雑音比(S/N)特性を示す
特性図
【図9】図7の自動利得制御回路の動作を示すフローチ
ャート
ャート
【図10】本発明の実施の形態4における移動体通信用
基地局の構成を示す図
基地局の構成を示す図
【図11】従来の自動利得制御回路の一例の構成を示す
回路図
回路図
【図12】図11の自動利得制御回路の問題点を説明す
るためのS/N特性を示す図
るためのS/N特性を示す図
1 可変利得アンプ 2 ピーク検出回路 3a,3b メモリ回路 4 減算回路 5 比較器 6 利得設定回路 7 減衰量設定回路 11 微分回路 12 コンパレータ
Claims (9)
- 【請求項1】 比較器の一方の入力端子に制御目標のS
/N比に相当する電圧を入力すると共に、前記比較器の
他方の入力端子に可変利得アンプの出力信号のS/N比
に相当する電圧を入力し、前記比較器の出力に基づいて
前記可変利得アンプの利得を制御し、これによって前記
可変利得アンプの出力信号のS/N比が前記制御目標の
S/N比になるように負帰還制御を行うことを特徴とす
る自動利得制御方法。 - 【請求項2】 前記可変利得アンプの出力信号に対し
て、さらに、その信号レベルが所定のレベルになるよう
に負帰還制御を行うことを特徴とする請求項1記載の自
動利得制御方法。 - 【請求項3】 前記可変利得アンプの入力信号の変化率
が所定値を超えた場合に、前記入力信号の変化を補償す
る方向に前記可変利得アンプの利得を強制的にシフトさ
せることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の自動
利得制御方法。 - 【請求項4】 可変利得アンプと、前記可変利得アンプ
の利得に対応したノイズ量を記憶しているメモリ回路
と、前記可変利得アンプの出力レベルを検出するピーク
検出回路と、前記メモリ回路から出力される前記可変利
得アンプの利得に対応したノイズ量(N)及び前記ピー
ク検出回路の出力値(S)から前記可変利得アンプのS
/N比を求める演算回路と、この演算回路の出力電圧が
制御目標のS/N比に相当する電圧に一致するように前
記可変利得アンプの利得を設定する利得設定回路と、を
有することを特徴とする自動利得制御回路。 - 【請求項5】 前記可変利得アンプの出力レベルを所定
値に保つためのレベル制御回路を、さらに具備すること
を特徴とする請求項4記載の自動利得制御回路。 - 【請求項6】 前記レベル制御回路は、前記可変利得ア
ンプの出力信号に対して必要な減衰を与えるアッテネー
タからなることを特徴とする請求項5記載の自動利得制
御回路。 - 【請求項7】 前記利得制御アンプの入力信号のレベル
変動を検出する微分回路と、前記入力信号のレベル変動
の傾きをしきい値と比較し、前記レベル変動が前記しき
い値を越えたときに出力レベルが変化するコンパレータ
とを具備し、前記利得設定回路は、前記コンパレータの
出力レベルが変化すると、前記入力信号の変動を補償す
る方向に前記可変利得アンプの利得をシフトさせること
を特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載の自
動利得制御回路。 - 【請求項8】 請求項4〜請求項7のいずれかに記載の
自動利得制御回路を用いて無線信号の受信処理を行うこ
とを特徴とする無線受信回路。 - 【請求項9】 移動体から送信されてきた信号の受信処
理を行う請求項8記載の無線受信回路と、復調回路と、
信号処理回路と、を具備する基地局装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029330A JPH11214939A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 自動利得制御方法及び自動利得制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029330A JPH11214939A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 自動利得制御方法及び自動利得制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214939A true JPH11214939A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=12273229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10029330A Pending JPH11214939A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 自動利得制御方法及び自動利得制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11214939A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004534471A (ja) * | 2001-07-06 | 2004-11-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 通信システムおよびかかる通信システムを備える装置 |
| JP2008205849A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Fujitsu Ltd | ゲイン調整装置、記憶装置、およびゲイン調整方法 |
| JP2009111697A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Kyocera Corp | 無線通信装置及び無線通信方法 |
| JP2011015183A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Oki Semiconductor Co Ltd | 音声信号の振幅調整装置及び音声信号の振幅調整方法 |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP10029330A patent/JPH11214939A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004534471A (ja) * | 2001-07-06 | 2004-11-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 通信システムおよびかかる通信システムを備える装置 |
| JP2008205849A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Fujitsu Ltd | ゲイン調整装置、記憶装置、およびゲイン調整方法 |
| JP2009111697A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Kyocera Corp | 無線通信装置及び無線通信方法 |
| JP2011015183A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Oki Semiconductor Co Ltd | 音声信号の振幅調整装置及び音声信号の振幅調整方法 |
| US8600078B2 (en) | 2009-07-02 | 2013-12-03 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Audio signal amplitude adjusting device and method |
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