JP4012717B2

JP4012717B2 - Automatic gain control device and wireless communication device

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Publication number: JP4012717B2
Application number: JP2001332472A
Authority: JP
Inventors: かすみ畑山; 稔窪田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003133873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信システムに適用できる自動利得制御装置及びその自動利得制御装置を用いた無線通信機器に関し、特に、フィードフォワード利得制御方式とフィードバック利得制御方式を併用して構成され、受信電界強度レベルが時間的に変動する受信信号を適切なレベルに平滑化して復調器に入力するための自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線通信機器における受信回路では、受信信号のダイナミックレンジを大きく設定するために高周波段に可変アッテネータ（可変減衰器）を備えた構成を採ることが多かった。また、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）の基地局などは、近年の高密度設置やユーザの増加に伴い、強い電波を受信しているが、この時の受信レベルが過大になった場合に対応できるようにするため、受信レベルのダイナミックレンジを伸長させる回路が必要になっている。
【０００３】
従来、受信系におけるアッテネータ及びＡＧＣ回路に代表される増幅器の利得制御は、ＲＦ信号及びＲＦ信号をダウンコンバートした中間周波数信号（ＩＦ信号）を、主に対数アンプで構成される受信レベル指示回路（以下、ＲＳＳＩ回路という）によって直流信号に変換した後、更に電流電圧変換を行って出力されるＲＳＳＩ出力信号（電圧信号）を読み取ることによって行われている。
【０００４】
一方、無線通信システムにおいて、端末や周囲の移動体が移動することにより、フェージングが発生し、受信信号レベルは５０〜６０ｄＢ程度の大きな変動となる。それによって、復調誤りやＡ／Ｄ変換による量子化誤差増加等の問題が生じる。したがって、受信信号レベルの変化を補償する自動利得制御装置が必要となる。また、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）等の同一時刻に広帯域の周波数帯城を使用して通信を行う無線通信装置において出力を一定に保つ自動利得制御装置が必要である。
【０００５】
従来の自動利得制御装置は、フィードバック利得制御方式が最も多く、またＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を用いたフィードフォワード利得制御方式も知られている。
従来の無線通信機器におけるＲＦ増幅、ＩＦ増幅、ベースバンド増幅等において、広く用いられている自動利得制御方式として、例えば特開平８−２９３７４８号及び特開平１０−５６３４３号公報に記載の自動利得制御装置がある。
【０００６】
図８は、従来の自動利得制御装置の構成を示す図である。
図８において、自動利得制御装置は、受信信号を増幅するＡＧＣアンプ（利得制御増幅器）１と、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２と、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２による受信信号レベル検出信号に従ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３と、ＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出してＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードバック利得制御回路（ＦＢ）４と、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路４による制御値によって補正して、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御部５とを備えて構成される。
制御部５は、フィードフォワード利得制御回路３及びフィードバック利得制御回路４からの制御値を基に、ＡＧＣアンプ１の利得制御値を読出す制御テーブルを設けることができる。
【０００７】
受信信号は、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２に入力され、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２からは受信信号レベルを示すＲＳＳＩ信号が出力される。このＲＳＳＩ信号に従って、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３においてＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御値を算出する。制御部５では、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）４による制御値によって補正し、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する。フィードバック利得制御回路（ＦＢ）４では、ＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出してＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御値を出力する。
【０００８】
上記各公報記載の自動利得制御装置はいずれも、フィードフォワード利得制御方式とフィードバック利得制御方式を併用し、フィードフォワード利得制御方式とフィードバック利得制御方式とを組合せることで、応答特性を改善すると共に高精度の利得制御を可能にしている。
特に、特開平１０−５６３４３号公報記載の装置では、１回目はフィードフォワード利得制御方式で粗調整し、２回目以降はフィードフォワード利得制御方式で求めた制御値は固定し、フィードバック利得制御方式を用いて微調整している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の自動利得制御装置にあっては、以下のような問題点があった。
すなわち、フィードバック利得制御方式では、実際の信号電力値と期待値の差分を求め、その差分に対応した制御値を、一般的には制御テーブルを用いて変換している。使用するＲＳＳＩ回路及びＡＧＣアンプ等は、それぞれの部品によって入力電力レベルが異なるため、部品を変更するたびにＡＧＣアンプの制御テーブルを修正する必要があった。また、仕様の変更時にいずれかの入力レベルが変更される場合も、制御テーブルを修正しなければならないという欠点があった。
【００１０】
図９は、従来例の電力値を用いた補正値の説明図である。
また、実際の信号電力値と期待値の差分に対応して、図９に示すような細かな利得制御値が算出される。
ところで、ＡＧＣアンプは真数の制御電圧に対してｄＢで利得が変化するため、電力が期待値の何倍か、あるいは何分の１かという情報が必要となる。このため、細かな利得制御値を、ｄＢ値で規定されているＡＧＣアンプの特性に合わせるためには、制御テーブルに不必要な精度が含まれるという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、アナログ部品や要求仕様の変更に伴う、制御テーブル等の更新のための回路の変更をする必要がなく、様々なシステムへの対応も可能な自動利得制御装置及び無線通信機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、期待値近傍の信号電力値においてフィードバック制御による領域内での誤差の増加を避け、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現できる自動利得制御装置及び無線通信機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動利得制御装置は、受信信号を増幅する利得制御増幅器と、受信信号から受信信号レベル信号を検出する受信信号レベル検出回路と、前記受信信号レベル検出信号に従って前記利得制御増幅器の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路と、前記利得制御増幅器の増幅出力信号又は後段の出力信号を検出して前記利得制御増幅器の利得を制御するフィードバック利得制御回路と、前記フィードフォワード利得制御回路による制御値を、前記フィードバック利得制御回路による制御値によって補正して、前記利得制御増幅器の利得を制御する制御手段とを備え、前記フィードバック利得制御回路は、信号電力値の期待値を基準として（Ｎ−１）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］乃至Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］（Ｎは整数、ＳＴＥＰは正の数で段階的な信号のレベル）に対応する信号電力値の範囲内では略一定の制御値で利得制御を行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明の自動利得制御装置は、受信信号を増幅する利得制御増幅器と、受信信号から受信信号レベル信号を検出する受信信号レベル検出回路と、前記受信信号レベル検出信号に従って前記利得制御増幅器の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路と、前記利得制御増幅器の増幅出力信号又は後段の出力信号を検出して前記利得制御増幅器の利得を制御するフィードバック利得制御回路と、前記フィードフォワード利得制御回路による制御値を、前記フィードバック利得制御回路による制御値によって補正して、前記利得制御増幅器の利得を制御する制御手段とを備え、前記フィードバック利得制御回路は、信号電力値の期待値を基準として（Ｎ−１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］乃至（Ｎ＋１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］（Ｎは整数、ＳＴＥＰは正の数で段階的な信号のレベル）に対応する信号電力値の範囲内では略一定の制御値で利得制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
また、前記フィードバック利得制御回路は、検出した信号電力値を、ｄＢ比に対応させた信号電力値の期待値と比較して制御値を算出するものであってもよい。
また、本発明の無線通信機器は、送信部と、受信信号レベルの変化を補償する自動利得制御装置を含む受信部とを有する無線通信機器において、前記自動利得制御装置は、請求項１又は２に記載の自動利得制御装置を用いることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な自動利得制御装置及び無線通信機器の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の基本原理について説明する。
図１及び図２は、本発明の原理説明図であり、図１は片対数の場合の原理説明図、図２は両対数の場合の原理説明図である。
ＡＧＣアンプは、真数の制御電圧に対してｄＢで利得が変化するため、実際に必要な精度は、図１及び図２に示すようになる。
【００１７】
そこで本発明では、信号電力値の期待値Ｑと、実際に必要な精度に対応した値ｘの２つのみをパラメータで与え、信号電力値Ｐが期待値Ｑと、Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］（Ｎは整数、ＳＴＥＰは正の数で段階的な信号のレベル）に対応する信号電力値の範囲でどれだけ違うかを調べる。
【００１８】
例えば、０ＳＴＥＰ・１ＳＴＥＰ・２ＳＴＥＰに対応する信号電力値をＱ・２Ｑ・４Ｑとすると、Ｑ≦Ｐ＜２Ｑであれば−ｘを、また２Ｑ≦Ｐ＜４Ｑであれば−３ｘを、それぞれ補正値としてＡＧＣアンプの制御を行う。したがって、部品が変わってもＱとｘだけを与え直せば良い。
【００１９】
第１の実施の形態
図３は、上記基本原理に基づく本発明の第１の実施の形態の自動利得制御装置の構成を示す図である。本実施の形態の説明にあたり、図８と同一構成部分には同一符号を付している。
図３において、自動利得制御装置１０は、受信信号を増幅するＡＧＣアンプ１（利得制御増幅器）と、受信信号から受信信号レベル信号を検出する受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２（受信信号レベル検出回路）と、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２による受信信号レベル検出信号に従ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３と、ＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出してＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１と、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による制御値によって補正して、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御部１２（制御手段）とを備えて構成される。
フィードバック利得制御回路（ＦＦ）１１は、期待値Ｑを基準として（Ｎ−１）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲内では一定である補正値により利得制御を行う。
【００２０】
以下、上述のように構成された自動利得制御装置の動作を説明する。まず、自動利得制御装置１０の全体動作について述べる。
受信信号は、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２に入力され、受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）２からは受信信号レベルを示すＲＳＳＩ信号が出力される。このＲＳＳＩ信号に従って、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３においてＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御値を算出する。
【００２１】
制御部１２では、ＲＳＳＩ信号値を一次変換することによる利得粗調整を行った後、信号電力値をｄＢ比に対応させた信号電力値の期待値Ｑと比較して補正値を求め、粗調整時の制御値を補正する利得微調整を行うことにより、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する。フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１では、ＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出してＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御値を出力する。このフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による微調整においては、期待値を基準として（Ｎ−１）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲内では略一定の補正値で利得制御が行われる。これにより、積分結果と期待値の差分をｄＢ値で得ることができ、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現できる。
【００２２】
図４は、自動利得制御装置の利得制御動作を示すフローチャートであり、図中破線で囲んだ部分はフィードバック（ＦＢ）利得制御を示す。また、図中Ｓはフローの各ステップである。
まず、ステップＳ１で所定のレベル以上の信号を受信したか否かを判別し、所定のレベル以上の信号を受信したことが検出されると、ステップＳ２で変数ｎを初期化し（ｎ＝０）、ステップＳ３でフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３によりＡＧＣアンプ１の利得粗調整を行う。例えば、利得制御信号Ｃ₀は、ＲＳＳＩ信号をｒとすると、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３により次式（１）により算出される。制御部１２は、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値によりＡＧＣアンプ１に対し利得指示を行う。
Ｃ₀＝Ｎ_mul×ｒ＋Ｎ_sub …（１）
Ｎ_mul及びＮ_subは、ＡＧＣアンプ１とＲＳＳＩ回路２の特性の違いにより与える。
【００２３】
上記ステップＳ３でフィードフォワード利得制御による粗調整を行った後、ステップＳ４でｎをインクリメントして（ｎ＝ｎ＋１）、フィードバック（ＦＢ）利得制御による利得微調整に移行する。
まず、ステップＳ５で受信電力を検出する。具体的には、受信信号は、ＡＧＣアンプ１により所定のレベルだけ増幅され、復調器６に入力される。復調器６に入力された信号は、復調器６内部の図示しないＡ／Ｄ変換器によりディジタル化され、従来公知の受信電力算出方法、例えば一定期間の２乗値の平均値より信号電力値Ｐの算出が行われる。次いで、ステップＳ６で算出された信号電力値Ｐと信号電力値の期待値Ｑとの誤差を判定する。この誤差判定は、ステップＳ７〜ステップＳ１１で算出された信号電力値Ｐと期待値ＱのｄＢ比のどの位置にあるかにより判定する。すなわち、ステップＳ７で信号電力値Ｐと期待値Ｑとを比較し、Ｐ＜ＱのときはステップＳ８で信号電力値Ｐと期待値Ｑの１／２倍とを比較し、Ｐ≧１／２×ＱのときはステップＳ９で信号電力値Ｐと期待値Ｑの１／４倍とを比較する。また、上記ステップＳ７でＰ≧ＱのときはステップＳ１０で信号電力値Ｐと期待値Ｑの２倍とを比較し、Ｐ≧２ＱのときはステップＳ１１で信号電力値Ｐと期待値Ｑの４倍とを比較する。各ステップＳ９〜ステップＳ１１の比較結果から、ステップＳ１２〜ステップＳ１７にそれぞれ進み、各ステップＳ１２〜ステップＳ１７において前記利得制御信号Ｃ₀を補正する利得制御信号Ｃ_nを算出してステップＳ４に戻る。
【００２４】
例えば、図１及び図２に示すように、信号のレベルＳＴＥＰ［ｄＢ］を３ｄＢとし、２ＳＴＥＰ、１ＳＴＥＰ、０ＳＴＥＰ、−１ＳＴＥＰ、−２ＳＴＥＰに対応する、期待値Ｑの４倍、２倍、１倍、１／２倍、１／４倍の信号電力値を境にした領域を設定する。いま、ここで設定したＳＴＥＰの半分である１．５ｄＢに相当するレベルをｘとすると、それぞれの領域に対応する補正値は、−ｘ×５、−ｘ×３、−ｘ×１、ｘ×１、ｘ×３、ｘ×５と表すことができる。算出された信号電力値ＰがＱ≦Ｐ≦２Ｑにある場合は、補正値である１．５ｄＢ分のレベルｘを前記ディジタル化された利得制御信号Ｃ₀から減算し、これを利得制御信号Ｃ_nとする。この利得制御信号Ｃ_nは、制御部１２内部の図示しないＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換された後、ＡＧＣアンプ１に対し利得指示を行う。
【００２５】
上記フィードバック利得制御による利得微調整を繰り返し、ＡＧＣアンプ１に対する利得指示を行う。
ここで、本実施の形態では、図１及び図２に示すように、信号電力値Ｐの期待値Ｑが２倍（３ｄＢ）というようにＳＴＥＰが整数である例を示したが、必ずしも整数である必要はなく、２．５ｄＢ単位のように任意の正の数であれば良い。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置１０は、受信信号を増幅するＡＧＣアンプ１と、受信信号から受信信号レベル信号を検出するＲＳＳＩ回路２と、ＲＳＳＩ回路２による受信信号レベル検出信号に従ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３と、ＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出してＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１と、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による制御値によって補正して、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御部１２とを備え、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１は、期待値を基準として（Ｎ−１）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲内では一定である制御値で利得制御を行い、制御部１２は、ＲＳＳＩ信号値を一次変換することによる利得粗調整を行った後、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による信号電力値を用いた利得微調整を行ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するので、積分結果と期待値の差分をｄＢ値で得ることができ、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現することができる。
【００２７】
すなわち、従来例では、受信信号から求めた利得制御値を、ｄＢ値で規定されているＡＧＣアンプの特性に合わせるためには、フィードフォワード利得制御回路及び前記フィードバック利得制御回路からの制御値を基に、ＡＧＣアンプの利得制御値を読出す制御テーブルが必要であり、かつ、この制御テーブルは、図９に示すように不必要あるいは必要以上の精度が含まれていたため、低コスト化が図れなかった。また、使用するＲＳＳＩ回路２及びＡＧＣアンプ１等は、それぞれの部品によって入力電力レベルが異なるため、仕様や部品を変更するたびに制御テーブルを修正する必要があった。これに対して本実施の形態では、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１が、図２に示すように信号電力値の期待値Ｑと、実際に必要な精度に対応した値ｘの２つのみをパラメータで持ち、信号電力値Ｐが期待値Ｑと、Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲でどれだけ違うかにより利得制御信号Ｃnを算出しているので、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現できるとともに、部品が変わってもＱとｘだけを与え直せば良いので部品や要求仕様の変更に伴う回路変更が不要になる。
【００２８】
第２の実施の形態
第１の実施の形態では、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１において信号電力値が期待値に極めて近い場合にも、期待値の両側のいずれかの領域にあると判定されるため、補正値がｘあるいは−ｘとなりｘｄＢのＳＴＥＰ幅内での誤差が増加する場合が考えられる。
本実施の形態は、期待値近傍の信号電力値においてフィードバック制御によるＳＴＥＰ幅内での誤差の増加を避けることができる例について説明する。
【００２９】
図５は、本発明の第２の実施の形態の両対数の場合の原理説明図である。また、本実施の形態の自動利得制御装置のハード的構成は図３と同様である。
本実施の形態は、図３に示すフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１が、期待値を基準として（Ｎ−１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜（Ｎ＋１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］（Ｎは整数、ＳＴＥＰは正の数で段階的な信号のレベル）に対応する信号電力値の範囲内では一定である補正値により利得制御を行う。
【００３０】
図６は、本実施の形態の自動利得制御装置の利得制御動作を示すフローチャートであり、図４のフローと同一処理を示すステップには同一符号を付して重複箇所の説明は省略する。
ステップＳ６で算出された信号電力値Ｐと信号電力値の期待値Ｑとの誤差を判定する。この誤差判定は、ステップＳ２１〜ステップＳ２４で算出された信号電力値Ｐと期待値ＱのｄＢ比のどの位置にあるかにより判定する。
【００３１】
例えば、図５に示すように、ＳＴＥＰ［ｄＢ］を３ｄＢとし、期待値Ｑを基準として−７．５ｄＢ、−４．５ｄＢ、−１．５ｄＢ、＋１．５ｄＢ、＋４．５ｄＢ、＋７．５ｄＢの信号電力値を境にした領域を設定する。それぞれの領域に対応する補正値は、ＳＴＥＰ×２、ＳＴＥＰ×１、ＳＴＥＰ×０、−ＳＴＥＰ×１、−ＳＴＥＰ×２と表すことができる。
【００３２】
まず、ステップＳ２１で信号電力値Ｐが１．５ｄＢ以上か否かを判別し、Ｐ≧１．５ｄＢのときはステップＳ２２で信号電力値Ｐが４．５ｄＢ以上か否かを判別する。また、上記ステップＳ２１でＰ＜１．５ｄＢときはステップＳ２３で信号電力値Ｐが−１．５ｄＢ以上か否かを判別し、Ｐ＜−１．５ｄＢのときはステップＳ２４で信号電力値Ｐが−４．５ｄＢ以上か否かを判別する。
各ステップＳ２２〜ステップＳ２４の比較結果から、ステップＳ２５〜ステップＳ２９にそれぞれ進み、各ステップＳ２５〜ステップＳ２９において前記利得制御信号Ｃ₀を補正する利得制御信号Ｃnを算出してステップＳ４に戻る。
【００３３】
ここでは、算出された信号電力値Ｐが−４．５ｄＢ〜−１．５ｄＢの領域にある場合は、補正値であるＳＴＥＰの３ｄＢを前記ディジタル化された利得制御信号Ｃ₀に加算し、これを利得制御信号Ｃ_nとする。また、算出された信号電力値Ｐが−４．５ｄＢ〜＋１．５ｄＢの領域にある場合は、前記ディジタル化された利得制御信号Ｃ₀に加算される補正値は０となり、利得制御信号Ｃ_n＝Ｃ₀となる。
この利得制御信号Ｃｎは、制御部１２内部のＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換された後、ＡＧＣアンプ１に対し利得指示を行う。
【００３４】
また、上記フローで説明したように、本フィードバック利得制御による利得微調整を繰り返し、ＡＧＣアンプ１に対する利得指示を行う。
ここで、本実施の形態では、ＳＴＥＰ＝３ｄＢというようにＳＴＥＰが整数である例を示したが、必ずしも整数である必要はなく、２．５ｄＢ単位のように任意の正の数であれば良い。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置は、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１が、期待値を基準として（Ｎ−１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜（Ｎ＋１／２）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲内では一定である補正値により利得制御を行うので、図２と図５を比較して明らかなように、期待値Ｑ近傍の信号電力値においてフィードバック制御による領域内での誤差の増加を避けることができ、また第１の実施の形態と同様に制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現することができる。
【００３６】
第３の実施の形態
図７は本発明の第３の実施の形態の自動利得制御装置を用いた無線通信機器の構成を示す図である。本実施の形態に係る無線通信機器は、自動車電話や携帯電話等の移動端末機に適用した例である。
【００３７】
図７の移動端末機２０の要部において、２１は送信部、２２は受信部、２３は各部を制御する送受制御部、２４は共用器、２５はアンテナ、２６はベースバンド部、２７は送話器、２８は受話器、２９は液晶パネル等による表示器、３０は各種のファンクションキー等を含むダイヤルキー、１は受信信号を増幅するＡＧＣアンプ（利得制御増幅器）、２は受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）、３は受信信号レベル検出信号に従ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）、１１はＡＧＣアンプ１の増幅出力信号又は後段の復調器６等の出力信号を検出し、期待値Ｑを基準として（Ｎ−１）×ＳＴＥＰ［ｄＢ］〜Ｎ×ＳＴＥＰ［ｄＢ］に対応する信号電力値の範囲内で一定である利得制御を行ってＡＧＣアンプ１の利得を制御するフィードバック利得制御回路（ＦＢ）、１２はフィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による制御値によって補正して、ＡＧＣアンプ１の利得を制御する制御部である。
【００３８】
受信部２２は、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値を、フィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による制御値によって補正した利得制御値により、ＡＧＣアンプ１を制御する構成を含み、フェージングによって急激に変動する受信信号レベルに対しても通従してＡＧＣアンプ１の利得を制御できるものである。したがって、移動端末機が高速移動する場合における高速フェージングに対しても、利得制御の高速応答性によって安定な受信信号として処理することができる。
また、受信部２２の自動利得制御装置は、前述の各実施の形態を適用できるものである。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態に係る無線通信機器は、受信部２２内の自動利得制御装置に、第１及び第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を用いているので、受信信号レベル検出信号を用いたフィードフォワード利得制御回路３による制御値を、フィードバック利得制御回路１１による制御値によって補正した利得制御値によってＡＧＣアンプ１を制御するものであり、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３による制御値によってフェージングに対して追従して利得を制御し、かつフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１による制御値によって補正することにより、高精度の利得制御が可能となり、安定な受信処理が可能となる。このような特徴を有する無線通信機器を、自動車電話や携帯電話機等の移動端末装置に適用すれば、高速移動を行う場合のフェージングに対しても安定な受信が可能となる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態に係る自動利得制御装置では、無線通信装置の受信部に適用した例であるが、受信レベルを調整するものであればどのような装置に用いてもよく、例えば無線及び有線の送受信機、中継器、ＴＶの映像検波回路等の各種制御装置の利得調整部等に適用できることは言うまでもない。特に、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ等の同一時刻に広帯域の周波数帯城を使用して通信を行う無線通信装置に用いられる利得制御装置に適用して好適である。
また、上記各実施の形態では、自動利得制御装置及び無線通信機器の名称を用いているが、これは説明の便宜上であり、例えば復調回路、ＡＧＣ方式、移動端末等でもよく、また、通信装置等の一部に組み込まれたものであってもよい。
【００４１】
また、ＡＧＣアンプは、中間周波信号を増幅する場合について示しているが、他の周波数段階の信号を増幅する場合にも適用可能であり、また変調方式は、直交変調のみでなく、各種の変調方式を適用できることは勿論である。さらに演算機能や判定機能等は、マイクロプロセッサの演算処理機能を利用して容易に実現することも可能である。すなわち、フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）３やフィードバック利得制御回路（ＦＢ）１１の演算処理部分の機能をマイクロプロセッサによって実現することができる。
【００４２】
また、上記各実施の形態では、ディジタル制御により受信レベルを調整する手段について説明したが、フィードバック利得制御回路が、信号電力値をｄＢ比に対応させた信号電力値の期待値と比較して制御値を算出するものであれば、処理方法は各種の変形が可能である。
さらに、上記自動利得制御装置を構成する増幅器、制御部等の種類、数などは上述した各実施の形態に限られない。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、アナログ部品や要求仕様の変更に伴う、制御テーブル等の更新のための回路の変更をする必要がなく、様々なシステムへの対応も可能である。また、積分結果と期待値の差分を容易にｄＢ値で得ることができ、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現することができる。
【００４４】
また、期待値近傍の信号電力値においてフィードバック制御による領域内での誤差の増加を避け、制御テーブルなしにＡＧＣ残留誤差を一定ｄＢ内で実現することができる。
さらに、フィードフォワード利得制御回路による制御値によって高速レイリーフェージングに対して追従して利得を制御し、かつフィードバック利得制御回路３による制御値によって補正することにより、高精度の利得制御が可能となり、安定な受信処理が可能な無線通信機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の片対数の場合の原理説明図である。
【図２】本発明の両対数の場合の原理説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の自動利得制御装置の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態の自動利得制御装置の利得制御動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態の両対数の場合の原理説明図である。
【図６】本実施の形態の自動利得制御装置の利得制御動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態の自動利得制御装置を用いた無線通信機器の構成を示す図である。
【図８】従来の自動利得制御装置の構成を示す図である。
【図９】従来例の電力値を用いた補正値の説明図である。
【符号の説明】
１ＡＧＣアンプ（利得制御増幅器）
２受信信号レベル検出部（ＲＳＳＩ回路）（受信信号レベル検出回路）
３フィードフォワード利得制御回路（ＦＦ）
１０自動利得制御装置
１１フィードバック利得制御回路（ＦＢ）
１２制御部（制御手段）
２０移動端末機（無線通信機器）
２１送信部
２２受信部
２３送受制御部
２４共用器
２５アンテナ
２６ベースバンド部
２７送話器
２８受話器
２９表示器
３０ダイヤルキー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic gain control device that can be applied to a wireless communication system such as a mobile phone and a wireless LAN, and a wireless communication device using the automatic gain control device, and in particular, uses a feedforward gain control method and a feedback gain control method in combination. It is related with improvement of automatic gain control (AGC: Automatic Gain Control) for smoothing a received signal whose reception electric field intensity level fluctuates with time to an appropriate level and inputting it to a demodulator.
[0002]
[Prior art]
Conventional reception circuits in wireless communication devices often employ a configuration in which a high-frequency stage includes a variable attenuator (variable attenuator) in order to set a large dynamic range of a received signal. In addition, PHS (Personal Handyphone System) base stations, etc. are receiving strong radio waves due to recent high-density installations and an increase in the number of users. Therefore, a circuit for extending the dynamic range of the reception level is required.
[0003]
Conventionally, gain control of an amplifier typified by an attenuator and an AGC circuit in a reception system is a reception level indicating circuit (IF signal) mainly composed of a logarithmic amplifier for an RF signal and an intermediate frequency signal (IF signal) obtained by downconverting the RF signal. This is performed by reading an RSSI output signal (voltage signal) output after further conversion into a DC signal by an RSSI circuit).
[0004]
On the other hand, in a wireless communication system, fading occurs when a terminal or a surrounding mobile body moves, and the received signal level varies greatly by about 50 to 60 dB. As a result, problems such as demodulation errors and increased quantization error due to A / D conversion occur. Therefore, an automatic gain control device that compensates for changes in the received signal level is required. Also, automatic gain that keeps the output constant in a wireless communication device that performs communication using a wide frequency band at the same time, such as CDMA (Code Division Multiple Access), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), etc. A control device is required.
[0005]
The conventional automatic gain control apparatus has the most feedback gain control system, and the feedforward gain control system using RSSI (Received Signal Strength Indicator) is also known.
As automatic gain control methods widely used in RF amplification, IF amplification, baseband amplification, etc. in conventional wireless communication devices, automatic gain control described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-293748 and 10-56343 is disclosed. There is a device.
[0006]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional automatic gain control apparatus.
In FIG. 8, the automatic gain control device includes an AGC amplifier (gain control amplifier) 1 that amplifies a received signal, a received signal level detector (RSSI circuit) 2, and a received signal by a received signal level detector (RSSI circuit) 2. A feedforward gain control circuit (FF) 3 that controls the gain of the AGC amplifier 1 in accordance with the level detection signal, and the amplified output signal of the AGC amplifier 1 or the output signal of the demodulator 6 at the subsequent stage, and the gain of the AGC amplifier 1 are detected. A control unit 5 that controls the gain of the AGC amplifier 1 by correcting the control value by the feedback gain control circuit (FB) 4 and the feed forward gain control circuit (FF) 3 to be controlled by the control value by the feedback gain control circuit 4. And is configured.
The control unit 5 can provide a control table for reading the gain control value of the AGC amplifier 1 based on the control values from the feedforward gain control circuit 3 and the feedback gain control circuit 4.
[0007]
The received signal is input to the received signal level detector (RSSI circuit) 2, and the received signal level detector (RSSI circuit) 2 outputs an RSSI signal indicating the received signal level. In accordance with this RSSI signal, a feedforward gain control circuit (FF) 3 calculates a control value for controlling the gain of the AGC amplifier 1. In the control unit 5, the control value by the feedforward gain control circuit (FF) 3 is corrected by the control value by the feedback gain control circuit (FB) 4 to control the gain of the AGC amplifier 1. The feedback gain control circuit (FB) 4 detects the amplified output signal of the AGC amplifier 1 or the output signal of the demodulator 6 at the subsequent stage and outputs a control value for controlling the gain of the AGC amplifier 1.
[0008]
Each of the automatic gain control devices described in the above publications improves the response characteristics by combining the feedforward gain control method and the feedback gain control method, and combining the feedforward gain control method and the feedback gain control method. Enables high-precision gain control.
In particular, in the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-56343, the first time is coarsely adjusted by the feedforward gain control method, and the second and subsequent times are fixed with the control value obtained by the feedforward gain control method, and the feedback gain control method is changed. Use to fine tune.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional automatic gain control device has the following problems.
That is, in the feedback gain control method, a difference between an actual signal power value and an expected value is obtained, and a control value corresponding to the difference is generally converted using a control table. Since the RSSI circuit and the AGC amplifier to be used have different input power levels depending on the parts, it is necessary to correct the control table of the AGC amplifier every time the parts are changed. In addition, there is a drawback that the control table must be corrected when any input level is changed when the specification is changed.
[0010]
FIG. 9 is an explanatory diagram of a correction value using a power value of a conventional example.
Further, a fine gain control value as shown in FIG. 9 is calculated corresponding to the difference between the actual signal power value and the expected value.
By the way, since the gain of the AGC amplifier changes in dB with respect to the true control voltage, information on how many times the electric power is expected or a fraction thereof is necessary. For this reason, there is a problem that unnecessary precision is included in the control table in order to match the fine gain control value with the characteristics of the AGC amplifier defined by the dB value.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and it is not necessary to change a circuit for updating a control table or the like in accordance with a change in an analog part or a required specification. An object of the present invention is to provide an automatic gain control device and a wireless communication device that can be adapted.
Further, the present invention provides an automatic gain control device and a wireless communication device capable of avoiding an increase in error in a region due to feedback control in a signal power value near an expected value and realizing an AGC residual error within a constant dB without a control table. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An automatic gain control device according to the present invention includes a gain control amplifier that amplifies a reception signal, a reception signal level detection circuit that detects a reception signal level signal from the reception signal, and a gain of the gain control amplifier according to the reception signal level detection signal. A feedforward gain control circuit for controlling, a feedback gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier by detecting an amplified output signal or a subsequent output signal of the gain control amplifier, and a control value by the feedforward gain control circuit Is controlled by a control value by the feedback gain control circuit, and control means for controlling the gain of the gain control amplifier is provided. The feedback gain control circuit uses the expected value of the signal power value as a reference (N−1). ) × STEP [dB] to N × STEP [dB] (N is an integer, and STEP is a positive number. The gain control is performed with a substantially constant control value within the range of the signal power value corresponding to the level of a typical signal.
[0013]
An automatic gain control device according to the present invention includes a gain control amplifier that amplifies a reception signal, a reception signal level detection circuit that detects a reception signal level signal from the reception signal, and a gain of the gain control amplifier according to the reception signal level detection signal. A feedforward gain control circuit for controlling, a feedback gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier by detecting an amplified output signal or a subsequent output signal of the gain control amplifier, and a control value by the feedforward gain control circuit Is controlled by a control value by the feedback gain control circuit, and control means for controlling the gain of the gain control amplifier is provided. The feedback gain control circuit uses the expected value of the signal power value as a reference (N−1). / 2) × STEP [dB] to (N + 1/2) × STEP [dB] (N is an integer, STE P is a positive number and a stepwise signal level), and gain control is performed with a substantially constant control value within a range of the signal power value.
[0014]
The feedback gain control circuit may calculate the control value by comparing the detected signal power value with an expected value of the signal power value corresponding to the dB ratio.
According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication device having a transmission unit and a reception unit including an automatic gain control device that compensates for a change in a received signal level. The automatic gain control device described in 1) is used.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an automatic gain control device and a wireless communication device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
First, the basic principle of the present invention will be described.
1 and 2 are explanatory diagrams of the principle of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle in the case of a semilogarithm, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle in the case of a bilogarithm.
Since the gain of the AGC amplifier changes in dB with respect to the true control voltage, the actually required accuracy is as shown in FIGS.
[0017]
Therefore, in the present invention, only two of the expected value Q of the signal power value and the value x corresponding to the actually required accuracy are given as parameters, and the signal power value P is the expected value Q and N × STEP [dB] ( N is an integer, STEP is a positive number, and the level of signal power corresponding to a stepwise signal level) is examined to see how much it differs.
[0018]
For example, if the signal power values corresponding to 0 STEP, 1 STEP, and 2 STEP are Q, 2Q, and 4Q, the correction value is −x if Q ≦ P <2Q, and −3x if 2Q ≦ P <4Q, respectively. The AGC amplifier is controlled as follows. Therefore, it is only necessary to reassign only Q and x even if the parts change.
[0019]
First embodiment
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the automatic gain control apparatus according to the first embodiment of the present invention based on the basic principle. In the description of the present embodiment, the same components as those in FIG.
In FIG. 3, an automatic gain control device 10 includes an AGC amplifier 1 (gain control amplifier) that amplifies a received signal, and a received signal level detector (RSSI circuit) 2 (received signal level) that detects a received signal level signal from the received signal. Detection circuit), a feedforward gain control circuit (FF) 3 for controlling the gain of the AGC amplifier 1 in accordance with the received signal level detection signal by the received signal level detection unit (RSSI circuit) 2, and the amplified output signal of the AGC amplifier 1 or the subsequent stage The feedback gain control circuit (FB) 11 for controlling the gain of the AGC amplifier 1 by detecting the output signal of the demodulator 6 and the like, and the control value by the feed forward gain control circuit (FF) 3 are used as the feedback gain control circuit (FB). And a control unit 12 (control means) that controls the gain of the AGC amplifier 1 by correcting with the control value of 11 With configured.
The feedback gain control circuit (FF) 11 gains with a correction value that is constant within a range of signal power values corresponding to (N−1) × STEP [dB] to N × STEP [dB] with the expected value Q as a reference. Take control.
[0020]
Hereinafter, the operation of the automatic gain control device configured as described above will be described. First, the overall operation of the automatic gain control apparatus 10 will be described.
The received signal is input to the received signal level detector (RSSI circuit) 2, and the received signal level detector (RSSI circuit) 2 outputs an RSSI signal indicating the received signal level. In accordance with this RSSI signal, a feedforward gain control circuit (FF) 3 calculates a control value for controlling the gain of the AGC amplifier 1.
[0021]
The control unit 12 performs a rough gain adjustment by performing a coarse gain adjustment by performing a primary conversion on the RSSI signal value, and then comparing the signal power value with an expected value Q of the signal power value corresponding to the dB ratio. The gain of the AGC amplifier 1 is controlled by performing fine gain adjustment for correcting the control value at the time. The feedback gain control circuit (FB) 11 detects the amplified output signal of the AGC amplifier 1 or the output signal of the demodulator 6 at the subsequent stage and outputs a control value for controlling the gain of the AGC amplifier 1. In the fine adjustment by the feedback gain control circuit (FB) 11, the signal power value corresponding to (N−1) × STEP [dB] to N × STEP [dB] is substantially constant with the expected value as a reference. Gain control is performed with the correction value. Thereby, the difference between the integration result and the expected value can be obtained as a dB value, and the AGC residual error can be realized within a constant dB without a control table.
[0022]
FIG. 4 is a flowchart showing a gain control operation of the automatic gain control apparatus, and a portion surrounded by a broken line in the drawing shows feedback (FB) gain control. In the figure, S is each step of the flow.
First, in step S1, it is determined whether or not a signal of a predetermined level or higher is received. If it is detected that a signal of a predetermined level or higher is received, a variable n is initialized in step S2 (n = 0). In step S3, the feed-forward gain control circuit (FF) 3 performs coarse gain adjustment of the AGC amplifier 1. For example, the gain control signal C ₀ Is calculated by the following equation (1) by the feedforward gain control circuit (FF) 3 where the RSSI signal is r. The control unit 12 gives a gain instruction to the AGC amplifier 1 based on a control value by the feedforward gain control circuit (FF) 3.
C ₀ = N _mul Xr + N _sub ... (1)
N _mul And N _sub Is given by the difference in characteristics between the AGC amplifier 1 and the RSSI circuit 2.
[0023]
After performing rough adjustment by feedforward gain control in step S3, n is incremented (n = n + 1) in step S4, and the process proceeds to fine gain adjustment by feedback (FB) gain control.
First, received power is detected in step S5. Specifically, the received signal is amplified by a predetermined level by the AGC amplifier 1 and input to the demodulator 6. The signal input to the demodulator 6 is digitized by an A / D converter (not shown) inside the demodulator 6, and a signal power value P is calculated from a conventionally known received power calculation method, for example, an average value of square values for a certain period. Is calculated. Next, an error between the signal power value P calculated in step S6 and the expected value Q of the signal power value is determined. This error determination is made based on the position of the dB ratio between the signal power value P and the expected value Q calculated in steps S7 to S11. That is, the signal power value P is compared with the expected value Q in step S7, and when P <Q, the signal power value P is compared with ½ times the expected value Q in step S8, and P ≧ 1/2 When × Q, the signal power value P is compared with 1/4 times the expected value Q in step S9. If P ≧ Q in step S7, the signal power value P is compared with twice the expected value Q in step S10. If P ≧ 2Q, the signal power value P and the expected value Q are 4 in step S11. Compare with times. From the comparison result of each step S9 to step S11, the process proceeds to step S12 to step S17. In each step S12 to step S17, the gain control signal C ₀ Gain control signal C for correcting _n And returns to step S4.
[0024]
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the signal level STEP [dB] is set to 3 dB, and 4 times, 2 times, and 1 times the expected value Q corresponding to 2 STEP, 1 STEP, 0 STEP, -1 STEP, and -2 STEP. , ½ times, and ¼ times the signal power values are set as boundaries. Now, assuming that a level corresponding to 1.5 dB, which is half of the STEP set here, is x, the correction values corresponding to the respective regions are −x × 5, −x × 3, −x × 1, and xx. 1, x × 3, and x × 5. When the calculated signal power value P satisfies Q ≦ P ≦ 2Q, the level x corresponding to 1.5 dB as the correction value is set to the digitized gain control signal C ₀ Is subtracted from the gain control signal C _n And This gain control signal C _n Is converted into an analog signal by a D / A converter (not shown) in the control unit 12 and then gives a gain instruction to the AGC amplifier 1.
[0025]
The gain fine adjustment by the feedback gain control is repeated, and a gain instruction is given to the AGC amplifier 1.
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, an example in which STEP is an integer such that the expected value Q of the signal power value P is double (3 dB) is shown, but the integer is not necessarily an integer. There is no need, and any positive number such as 2.5 dB unit may be used.
[0026]
As described above, the automatic gain control apparatus 10 according to the present embodiment includes the AGC amplifier 1 that amplifies the received signal, the RSSI circuit 2 that detects the received signal level signal from the received signal, and the received signal by the RSSI circuit 2. A feedforward gain control circuit (FF) 3 that controls the gain of the AGC amplifier 1 in accordance with the level detection signal, and the amplified output signal of the AGC amplifier 1 or the output signal of the demodulator 6 at the subsequent stage, and the gain of the AGC amplifier 1 are detected. The control value by the feedback gain control circuit (FB) 11 to be controlled and the control value by the feedforward gain control circuit (FF) 3 are corrected by the control value by the feedback gain control circuit (FB) 11 to control the gain of the AGC amplifier 1. The feedback gain control circuit (FB) 11 includes a control unit 12 and (N−1) × Gain control is performed with a control value that is constant within a range of signal power values corresponding to TEP [dB] to N × STEP [dB], and the control unit 12 performs coarse gain adjustment by first converting the RSSI signal value. Thereafter, the gain of the AGC amplifier 1 is controlled by performing fine gain adjustment using the signal power value by the feedback gain control circuit (FB) 11, so that the difference between the integration result and the expected value can be obtained as a dB value. The AGC residual error can be realized within a constant dB without a control table.
[0027]
That is, in the conventional example, in order to match the gain control value obtained from the received signal with the characteristics of the AGC amplifier specified by the dB value, the control values from the feedforward gain control circuit and the feedback gain control circuit are used as the basis. In addition, a control table for reading out the gain control value of the AGC amplifier is required, and this control table includes unnecessary or unnecessary precision as shown in FIG. It was. Further, since the input power level of the RSSI circuit 2 and the AGC amplifier 1 used differs depending on the components, it is necessary to correct the control table every time the specifications and components are changed. On the other hand, in the present embodiment, the feedback gain control circuit (FB) 11 performs only two of the expected value Q of the signal power value and the value x corresponding to the actually required accuracy as shown in FIG. Since the gain control signal Cn is calculated depending on how much the signal power value P differs from the expected value Q within the range of the signal power value corresponding to N × STEP [dB], the gain control signal Cn is calculated without the control table. Residual error can be realized within a constant dB, and even if the part changes, it is only necessary to reassign Q and x, so that it is not necessary to change the circuit in accordance with the change of the part and required specifications.
[0028]
Second embodiment
In the first embodiment, even when the signal power value is very close to the expected value in the feedback gain control circuit (FB) 11, it is determined that the signal is in one of the regions on both sides of the expected value. It can be considered that x or -x and the error within the STEP width of xdB increases.
In the present embodiment, an example will be described in which an increase in error within the STEP width due to feedback control can be avoided at a signal power value near the expected value.
[0029]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle in the case of the logarithm of the second exemplary embodiment of the present invention. Further, the hardware configuration of the automatic gain control apparatus of the present embodiment is the same as that shown in FIG.
In the present embodiment, the feedback gain control circuit (FB) 11 shown in FIG. 3 uses (N−1 / 2) × STEP [dB] to (N + 1/2) × STEP [dB] (N Is an integer, and STEP is a positive number and a stepwise signal level), and gain control is performed with a correction value that is constant within a range of signal power values.
[0030]
FIG. 6 is a flowchart showing the gain control operation of the automatic gain control apparatus of the present embodiment. Steps showing the same processes as those in the flow of FIG.
An error between the signal power value P calculated in step S6 and the expected value Q of the signal power value is determined. This error determination is made based on the position of the dB ratio between the signal power value P and the expected value Q calculated in steps S21 to S24.
[0031]
For example, as shown in FIG. 5, STEP [dB] is 3 dB, and -7.5 dB, -4.5 dB, -1.5 dB, +1.5 dB, +4.5 dB, +7.5 dB with reference to the expected value Q. Set the area with the signal power value as the boundary. The correction values corresponding to the respective regions can be expressed as STEP × 2, STEP × 1, STEP × 0, −STEP × 1, and −STEP × 2.
[0032]
First, in step S21, it is determined whether or not the signal power value P is 1.5 dB or more. If P ≧ 1.5 dB, it is determined in step S22 whether or not the signal power value P is 4.5 dB or more. If P <1.5 dB in step S21, it is determined in step S23 whether or not the signal power value P is -1.5 dB or more. If P <-1.5 dB, the signal power value P is determined in step S24. It is determined whether or not −4.5 dB or more.
From the comparison result of each step S22 to step S24, the process proceeds to step S25 to step S29. In each step S25 to step S29, the gain control signal C ₀ The gain control signal Cn for correcting is calculated and the process returns to step S4.
[0033]
Here, when the calculated signal power value P is in the range of -4.5 dB to -1.5 dB, 3 dB of STEP as the correction value is converted to the digitized gain control signal C. ₀ Is added to the gain control signal C _n And When the calculated signal power value P is in the range of −4.5 dB to +1.5 dB, the digitized gain control signal C ₀ The correction value added to is 0, and the gain control signal C _n = C ₀ It becomes.
The gain control signal Cn is converted into an analog signal by a D / A converter inside the control unit 12 and then gives a gain instruction to the AGC amplifier 1.
[0034]
Further, as described in the above flow, the fine gain adjustment by this feedback gain control is repeated, and a gain instruction is given to the AGC amplifier 1.
Here, in the present embodiment, an example in which STEP is an integer such as STEP = 3 dB is shown, but it is not necessarily an integer, and any positive number such as 2.5 dB may be used. .
[0035]
As described above, in the automatic gain control apparatus according to the present embodiment, the feedback gain control circuit (FB) 11 has (N−1 / 2) × STEP [dB] to (N + 1/2) with reference to the expected value. ) × STEP [dB] Since the gain control is performed with a correction value that is constant within the range of the signal power value corresponding to STEP [dB], the signal power value in the vicinity of the expected value Q can be clearly understood by comparing FIG. 2 and FIG. Thus, an increase in error in the region due to feedback control can be avoided, and an AGC residual error can be realized within a constant dB without a control table as in the first embodiment.
[0036]
Third embodiment
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a wireless communication device using the automatic gain control apparatus according to the third embodiment of the present invention. The wireless communication device according to the present embodiment is an example applied to a mobile terminal such as a car phone or a mobile phone.
[0037]
7, 21 is a transmission unit, 22 is a reception unit, 23 is a transmission / reception control unit that controls each unit, 24 is a duplexer, 25 is an antenna, 26 is a baseband unit, and 27 is a transmission unit. A speaker, 28 is a receiver, 29 is a display using a liquid crystal panel, 30 is a dial key including various function keys, 1 is an AGC amplifier (gain control amplifier) for amplifying a received signal, and 2 is a received signal level detector. (RSSI circuit) 3 is a feedforward gain control circuit (FF) for controlling the gain of the AGC amplifier 1 according to the received signal level detection signal, 11 is an amplified output signal of the AGC amplifier 1 or an output signal of the demodulator 6 at the subsequent stage, etc. AGC control is performed by performing gain control that is constant within a range of signal power values corresponding to (N−1) × STEP [dB] to N × STEP [dB] with the expected value Q as a reference. The feedback gain control circuit (FB) 12 for controlling the gain of the amplifier 1 corrects the control value by the feedforward gain control circuit (FF) 3 with the control value by the feedback gain control circuit (FB) 11, and the AGC amplifier 1 It is a control part which controls the gain of.
[0038]
The receiving unit 22 includes a configuration for controlling the AGC amplifier 1 with a gain control value obtained by correcting the control value by the feedforward gain control circuit (FF) 3 with the control value by the feedback gain control circuit (FB) 11, and by fading. The gain of the AGC amplifier 1 can be controlled in accordance with the reception signal level that varies rapidly. Therefore, high-speed fading when the mobile terminal moves at high speed can be processed as a stable received signal by high-speed response of gain control.
Further, the automatic gain control device of the receiving unit 22 can apply the above-described embodiments.
[0039]
As described above, since the wireless communication device according to the present embodiment uses the automatic gain control devices according to the first and second embodiments as the automatic gain control device in the reception unit 22, reception is possible. The AGC amplifier 1 is controlled by a gain control value obtained by correcting the control value by the feedforward gain control circuit 3 using the signal level detection signal by the control value by the feedback gain control circuit 11, and the feedforward gain control circuit (FF ) The gain is controlled by following the fading by the control value by 3 and corrected by the control value by the feedback gain control circuit (FB) 11, thereby enabling high-accuracy gain control and stable reception processing. It becomes possible. If a wireless communication device having such characteristics is applied to a mobile terminal device such as a car phone or a mobile phone, stable reception is possible even for fading when moving at high speed.
[0040]
The automatic gain control device according to each of the above embodiments is an example applied to the reception unit of the wireless communication device, but may be used for any device that adjusts the reception level. Needless to say, the present invention can be applied to a gain adjusting section of various control devices such as a wired transceiver, a repeater, and a TV image detection circuit. In particular, it is suitable to be applied to a gain control device used in a wireless communication device that performs communication using a wide frequency band at the same time such as CDMA and OFDM.
In the above embodiments, the names of the automatic gain control device and the wireless communication device are used. However, this is for convenience of explanation, and may be, for example, a demodulation circuit, an AGC method, a mobile terminal, or the like. Etc. may be incorporated into a part of the above.
[0041]
Further, although the AGC amplifier is shown for amplifying an intermediate frequency signal, it can also be applied to amplifying signals of other frequency stages, and the modulation method is not limited to quadrature modulation but various modulations. Of course, the method can be applied. Furthermore, the calculation function, the determination function, and the like can be easily realized by using the calculation processing function of the microprocessor. That is, the function of the arithmetic processing part of the feedforward gain control circuit (FF) 3 and the feedback gain control circuit (FB) 11 can be realized by the microprocessor.
[0042]
In each of the above embodiments, the means for adjusting the reception level by digital control has been described. However, the feedback gain control circuit controls the signal power value by comparing it with the expected value of the signal power value corresponding to the dB ratio. As long as the value is calculated, the processing method can be variously modified.
Furthermore, the types and number of amplifiers, control units, and the like constituting the automatic gain control device are not limited to the above-described embodiments.
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is not necessary to change a circuit for updating a control table or the like in accordance with a change in analog parts or required specifications, and it is possible to cope with various systems. is there. Further, the difference between the integration result and the expected value can be easily obtained as a dB value, and the AGC residual error can be realized within a constant dB without a control table.
[0044]
Further, it is possible to avoid an increase in error in the region due to feedback control in the signal power value near the expected value, and to realize the AGC residual error within a constant dB without a control table.
Further, the gain is controlled by following the high-speed Rayleigh fading by the control value by the feedforward gain control circuit and is corrected by the control value by the feedback gain control circuit 3, thereby enabling high-accuracy gain control and stable. It is possible to realize a wireless communication device capable of various reception processes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle in the case of semi-logarithm of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle in the case of the logarithm of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an automatic gain control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a gain control operation of the automatic gain control apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle in the case of a logarithm of the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a gain control operation of the automatic gain control apparatus according to the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication device using an automatic gain control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional automatic gain control device.
FIG. 9 is an explanatory diagram of correction values using power values of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 AGC amplifier (gain control amplifier)
2 Received signal level detector (RSSI circuit) (Received signal level detector circuit)
3 Feedforward gain control circuit (FF)
10 Automatic gain control device
11 Feedback gain control circuit (FB)
12 Control unit (control means)
20 Mobile terminals (wireless communication equipment)
21 Transmitter
22 Receiver
23 Transmission / Reception Control Unit
24 Duplexer
25 Antenna
26 Baseband part
27 Transmitter
28 Handset
29 Display
30 Dial keys

Claims

A gain control amplifier for amplifying the received signal;
A received signal level detection circuit for detecting a received signal level signal from the received signal;
A feedforward gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier according to the received signal level detection signal;
A feedback gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier by detecting the amplified output signal of the gain control amplifier or the output signal of the subsequent stage;
Control means for correcting the control value by the feedforward gain control circuit with the control value by the feedback gain control circuit and controlling the gain of the gain control amplifier;
The feedback gain control circuit uses the expected value Q of the signal power value as a reference , N is an integer, STEP is a positive number, and the signal level corresponding to N × STEP [dB] is defined as Q. × 2 ^N, and in each of a plurality of ranges of signal power values corresponding to (N−1) × STEP [dB] to N × STEP [dB], a plurality of substantially constant control values given by one parameter An automatic gain control device characterized in that gain control is performed by one of them.

A gain control amplifier for amplifying the received signal;
A received signal level detection circuit for detecting a received signal level signal from the received signal;
A feedforward gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier according to the received signal level detection signal;
A feedback gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier by detecting the amplified output signal of the gain control amplifier or the output signal of the subsequent stage;
Control means for correcting the control value by the feedforward gain control circuit with the control value by the feedback gain control circuit and controlling the gain of the gain control amplifier;
The feedback gain control circuit uses the expected value Q of the signal power value as a reference , N is an integer, STEP is a positive number, and the signal level corresponding to N × STEP [dB] is defined as Q. × 2 ^N, and in each of a plurality of ranges of signal power values corresponding to (N−1 / 2) × STEP [dB] to (N + 1/2) × STEP [dB], a plurality of values given by one parameter An automatic gain control device that performs gain control with one of substantially constant control values.

3. The automatic gain control according to claim 1, wherein the feedback gain control circuit calculates the control value by comparing the detected signal power value with an expected value of the signal power value corresponding to the dB ratio. apparatus.

In a wireless communication device having a transmission unit and a reception unit including an automatic gain control device that compensates for a change in the received signal level,
A wireless communication device using the automatic gain control device according to claim 1 or 2 as the automatic gain control device.