JP4378263B2

JP4378263B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP4378263B2
Application number: JP2004323422A
Authority: JP
Inventors: 美紀内田; 武司川辺
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: JP2006135724A

Description

本発明は、受信装置に係り、特にダイバーシチ受信におけるＡＧＣ制御方法に関する。

複数本のアンテナを用いて受信するダイバーシチ受信が知られている。特に、受信信号が時間的に大きく変動するフェージングの影響を受けやすい移動体受信などの場合、複数のアンテナを設けて選択あるいは合成することで、受信特性が改善することが知られている。しかし、複数のアンテナのうち、いずれかのアンテナからの信号が極端に小さい場合、自動利得制御（ＡＧＣ）の動作によりノイズが増幅され、さらに各アンテナからの信号を合成することで、ノイズの影響を大きく受けた合成波を生成してしまうことがある。例えば、図９は、２本のアンテナ（ＡおよびＢ）により受信した場合の一例である。アンテナＡからの受信信号は十分な電力が得られ、アンテナＢからの信号は受信電力が非常に小さくなっている。ＡＧＣは、受信電力が非常に大きければ信号を減衰させ、受信電力が非常に小さければ信号を増幅し、信号レベルがほぼ一定になるように制御するものである。ＡＧＣによる制御の後、アンテナＡからの受信信号はほとんど変化ないが、アンテナＢからの受信信号は大きく増幅され、同時にノイズも増幅されてしまう。従って、これらの合成波はノイズの影響を大きく受けた信号となってしまう。

この問題を解決する手段として、ダイバーシチ受信時に信号対雑音比の劣化を防止するための受信装置に関し、以下のような従来例がある。図１０は、同相合成スペースダイバーシチ方式のアンテナ回路で、受信波を取出す濾波器５３、５６、レベル検出器５４、５５、減衰器５１、５８、および制御回路５２が設けられている。減衰器５１、５８は正常の場合は減衰量０とし、フェージングにより例えばアンテナ１の受信電力が低下し、検出器５４で検出するレベルが標準レベルより５０ｄＢ以上低下した場合は、減衰器５１の減衰度を大きくし、合成器５９に雑音電力をほとんど入力しないように制御回路５２で制御する。これにより合成器５９では、アンテナ１で受信した受信波と雑音とは合成されないので、Ｓ／Ｎは劣化しなくなる。このような技術は、特許文献１に記載されている。

また、他の従来技術として、特許文献２によれば、図１１に示すようなダイバーシチのシステムにおいて、受信入力信号に差のない場合は、論理回路７５の出力は信号切替部７６により合成されて出力される。受信入力信号に差が生じた場合は、受信波比較器７２の情報により、受信入力の低い方のサービス信号はスイッチ７７により切り離されて受信入力の高い方のサービス信号のみが取出される。また、復調器７３、７４においてエラーや同期はずれが発生した場合も、この情報は論理回路７５に送られ信号合成によるＳ／Ｎの劣化を防ぐようにスイッチ７７を作動させる。また、特許文献３によれば、乗算器を配置し、入力信号レベルに比例するように生成した乗算信号を使用することが提案されている。
特開昭６０−１４９２３４号公報特開昭６０−１１７９３８号公報特開平８−２３０９８号公報

このように、ダイバーシチ受信においてＳ／Ｎの劣化を防ぐための技術は、従来知られたものである。しかしながら、上述の装置のように、各アンテナからの信号の受信状態を知る必要があるため、ブランチごとに復調回路を設ける必要があり、回路規模や消費電力が増大するという問題を有している。

本発明は、そのような状況に鑑みてなされたもので、復調回路を１つにし、ハードウエア規模の削減及び消費電力の削減を図ることができる受信装置を提供することを目的とする。

本発明はこうした課題を解決するもので、各発明は以下の技術を有する。第１の発明は、変調された信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナより受信した高周波信号レベルを基準電圧レベルと比較して前記入力高周波信号の利得を自動的に制御する自動利得制御手段（ＡＧＣ）と、各高周波信号を合成する合成手段と、合成した信号を復調する一つの復調手段と、前記復調手段により復調されたデータの受信品質を検出する受信品質検出手段と、前記受信品質検出手段により検出した受信品質に応じてアンテナごとにＩＦＡＧＣを制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明の受信装置において、前記受信品質検出手段により、合成された受信信号の品質が劣悪であると判断されたとき、各アンテナにおける自動利得制御手段による利得制御レベルを検出し、検出した各利得制御レベルを比較し、レベル差が所定値以上となった場合に増幅率の大きい高周波信号に対して前記制御手段によりＩＦ信号の増幅率を最小化することを特徴としており、ノイズを多く含むブランチのＩＦＡＧＣ最小化することができる。

また、第３の発明は、第２の発明の受信装置において、前記制御手段によりＩＦ信号増幅率を最小化した後、前記受信品質検出手段により、合成された受信信号の品質を検出し、受信信号品質の改善が見られない場合は、自動利得制御手段による利得制御を再開させることを特徴としており、ＩＦＡＧＣ最小化により改善しない場合は元に戻すことができる。

また、第４の発明は、第１の発明の受信装置において、前記制御手段は、ステップ単位で利得の制御を行うことを可能とし、前記受信品質検出手段により、合成された受信信号の品質が劣悪であると判断されたとき、各アンテナにおける自動利得制御手段による利得制御レベルを検出し、検出した各利得制御レベルを比較し、レベル差が所定値以上となった場合に増幅率の大きい高周波信号に対して、前記制御手段によりＩＦ信号の増幅率をステップ単位で制御し、ステップ単位でＩＦＡＧＣを抑圧することを特徴としており、ノイズを多く含むブランチのＩＦＡＧＣをステップ単位で抑圧することができる。

また、第５の発明は、第４の発明の受信装置において、前記制御手段により、ステップ単位で利得の制御を行う毎に前記受信品質検出手段により合成された受信信号の品質を検出し、受信信号品質が最良となるＩＦ信号増幅率になるように制御することを特徴としており、ステップ単位での抑圧時、ＢＥＲの最適値を探すことができる。

また、第６の発明は、第５の発明の受信装置において、前記制御手段により、受信信号品質が最良となる増幅率に制御した後、自動利得制御手段により利得制御されているＲＦＡＧＣ制御レベルを所定時間が経過する度に検出し、ＲＦＡＧＣによる増幅率が所定値以下になった場合（＝受信信号レベルが強くなった場合）、ＩＦＡＧＣ制御も自動利得制御手段による利得制御を再開することを特徴としており、復帰の処理１を行うことができる。

また、第７の発明は、第５の発明の受信装置において、前記制御手段により、受信信号品質が最良となる増幅率に制御した後、自動利得制御手段により利得制御されているＲＦＡＧＣ制御レベルを所定時間が経過する度に検出し、ＲＦＡＧＣによる増幅率が所定値以下になった場合、前記受信品質検出手段により受信信号の品質を検出し、所定レベル以上の受信品質が得られた場合に前記制御手段によりステップ単位で利得の制御を行い、ステップ単位でＩＦＡＧＣの抑圧を緩和することを特徴としており、復帰の処理２を行うことができる。

また、第８の発明は、第７の発明の受信装置において、前記制御手段により、ステップ単位で利得の制御を行う毎に前記受信品質検出手段により合成された受信信号の品質を検出し、受信信号品質が最良となるＩＦ信号増幅率になるように制御することを特徴としており、ステップ単位での抑圧緩和時、ＢＥＲの最適値を探すことができる。

上記にて説明された本発明により、ダイバーシチ受信において特定のアンテナからの信号電力が弱い場合、ＡＧＣによる過度の増幅を抑えるように動作するため、ノイズの増幅による合成後の信号品質の劣化を防ぐことができる。さらに復調回路を１つとしたことにより、ハードウエア規模の削減及び消費電力の削減を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の受信装置の実施例について、図１乃至図８に基づいて以下に説明する。

実施例１を説明する。本実施例は、第１の発明の実施形態であり、図１に、本発明による受信装置の実施形態例における構成の一例を示す。ここでは、２本のアンテナを用いた場合の例を示すが、アンテナおよびチューナ部をさらに増やした構成としてもよい。アンテナ１、２よりそれぞれ放送波を受信し、チューナ部が備える選局部３、４により選局周波数を設定する。受信信号は、ＡＧＣ回路５、６により入力信号レベルが変化しても出力レベルが一定になるように制御され、合成手段１０により合成される。合成された信号は、Ａ／Ｄ変換器１１によりデジタル変換され、直交検波回路１２により複素ベースバンド信号に変換され、ＦＦＴ回路１３、等化回路１４、誤り訂正回路１５を経て、受信データとして出力される。

ＡＧＣ回路の詳細を説明する。図２は、ＡＧＣ回路５、６の内部構成図である。ここではＡＧＣ回路５についてのみ図示したが、ＡＧＣ回路６においても同様の構成となる。ＡＧＣ回路５に入力されたＲＦ信号（高周波信号）は、ＲＦＡＧＣ２１によって増幅された後、ミキサ２３、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２２、ＩＦアンプ２５を通過してＩＦ信号（中間周波数信号）として出力される。ＩＦアンプ出力は、レベル検波回路２６に入力され、ＩＦ出力振幅レベルに応じたＤＣ電圧が出力される。この電圧により、ＲＦＡＧＣ制御部２７はＲＦＡＧＣ２１の増幅率を制御する。さらに、ＩＦアンプ２５の出力はＩＦＡＧＣ２８に入力され、Ａ／Ｄコンバータ１１、直交検波回路１２へと入力される。ＩＦＡＧＣ制御回路２９は、直交検波回路１２の出力振幅レベルに応じてＩＦＡＧＣ２８の増幅率を制御する。電力検出回路７は、ＲＦＡＧＣ制御回路２７、ＩＦＡＧＣ制御回路２９の制御レベルを検出し、受信電力のレベルを求めるものである。通常、ＲＦＡＧＣ制御回路２７及びＩＦＡＧＣ制御回路２９は出力レベルが常にほぼ一定となるように自動制御を行っているが、ＩＦＡＧＣ制御回路２９は、制御部９により制御することも可能な構成となっている。

本実施例の受信装置において、ノイズを多く含むブランチのＩＦＡＧＣ最小化（第２の発明）及びＩＦＡＧＣ最小化により改善しない場合（第３の発明）を説明する。図３及び図４は、本実施の形態におけるフローチャートの一例である。図１の受信品質検出手段１９は、各アンテナから受信した信号を合成した後の信号の受信品質を検出する（Ｓ３０１）。検出する受信品質として、Ｃ／Ｎ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）、ＢＥＲ（ビットエラーレート）などが考えられるが、この例では、誤り訂正回路１５の出力より、ＢＥＲを求めるものとする。受信品質検出手段１９は、受信状態が劣悪であるかどうかを判定する（Ｓ３０２）。図３では、この判定の一例として、取得したＢＥＲが１．０Ｅ−３を上回る場合は劣悪と判断、そうでない場合は劣悪ではないと判断している。合成された受信信号の品質すなわちＢＥＲが劣悪であると判断した場合、制御部９にその情報を伝える。制御部９は、アンテナごとに用意されている電力検出回路７，８により、各アンテナの信号に対するＡＧＣ制御レベルを検出する（Ｓ３０３，Ｓ３０４）。アンテナ１に対するＡＧＣ回路５の制御レベルをＰ、アンテナ２に対するＡＧＣ回路６の制御レベルをＱとすると、ＰとＱの差が所定値（所定値ａとする）以上であるかどうかを比較する（Ｓ３０５）。例えばアンテナ１の受信電力が強く、アンテナ２の受信電力が小さい場合、ＡＧＣ回路５による増幅率は小さく、ＡＧＣ回路６による増幅率は大きいことになる。この増幅率の差が所定値以上となった場合、アンテナ１に対してアンテナ２の受信電力が非常に小さいと判定でき、さらにアンテナ２の受信信号については、増幅率が大きく制御されているために、ノイズも増幅していると考えられる。そこで制御部９はＡＧＣ回路６のＩＦＡＧＣ制御回路に対して、増幅率を最小化するように制御信号を送り、アンテナ１からの信号のみ受信機へ入力されるようにすることで、アンテナ２の信号増幅によるノイズの影響を軽減する。すなわち、ＰとＱの差が所定値以上であった場合は、どちらの増幅率が大きいかを判定し（Ｓ３０６）、Ｐすなわちアンテナ１の信号に対する増幅率が大きい場合は、アンテナ１のＩＦＡＧＣ制御レベルを最小化する（Ｓ３０７）。Ｑすなわちアンテナ２の信号に対する増幅率が大きい場合は、アンテナ２のＩＦＡＧＣ制御レベルを最小化する（Ｓ３０８）。

その後、受信品質検出手段１９は、所定時間経過のたびにＢＥＲを取得する。ＢＥＲが所定値以下に劣化した場合には、各アンテナの受信信号レベルが変化したと考えられ、現在抑圧している信号レベルに対する抑圧を解除することで受信状態が改善する可能性がある。そこで、制御部９により制御していたアンテナ２のＩＦＡＧＣを自動制御に戻す。図４はこの制御のフローチャートの一例である。ＩＦＡＧＣ制御レベルを抑圧している状態において、受信品質検出手段１９によりＢＥＲを検出する（Ｓ４０１）。受信状態検出手段１９は受信状態が劣悪であるかどうかを判定し（Ｓ４０２）、劣悪であると判定した場合は、抑圧していたＩＦＡＧＣの制御を自動制御に戻す（Ｓ４０３）。このようにして、フェージングの影響による各アンテナの受信信号レベルの変化に対して、常に受信状態の良くなる方向へ制御することができる。

本実施例の受信装置において、ノイズを多く含むブランチのＩＦＡＧＣをステップ単位で抑圧する（第４の発明）及びステップ単位での抑圧時にＢＥＲの最適値を探す（第５の発明）について、説明する。制御部９によるＩＦＡＧＣの制御において、増幅率を最小化することについて述べたが、増幅率はステップ単位で変化させるようにしてもよい。たとえば、各アンテナの信号に対するＡＧＣ増幅率の差が所定値以上となった場合、制御部９はＡＧＣ回路６のＩＦＡＧＣ制御回路に対して、増幅率を１ステップ抑圧する。１ステップ抑圧する毎に、受信品質検出手段１９により、ＢＥＲを検出する。ＢＥＲが改善する方向であれば、さらに１ステップ抑圧し、受信品質検出手段１９によりＢＥＲを検出する。ＢＥＲが劣化した場合は、劣化前の状態すなわち１ステップ前に戻すように抑圧レベルを制御する。このようにステップ単位で制御することで、ＢＥＲが最適になるＡＧＣ制御レベルに調整することができる。

図５及び図６は上記の実施の形態におけるフローチャートの一例である。各アンテナの信号に対するＡＧＣ増幅率の差が所定値以上であるかを判定し（Ｓ５０５）、所定値以上であった場合はどちらのアンテナの信号に対する増幅率が大きいかを判定し（Ｓ５０６）する。例えばアンテナ１のＩＦＡＧＣ制御レベルが大きく増幅されている場合、アンテナ１に対するＩＦＡＧＣ制御レベルを１ステップ抑圧し（Ｓ５０７）、ＢＥＲが改善するかどうか判定する（Ｓ５０８）。改善した場合には、ＩＦＡＧＣ制御レベルをさらに１ステップ抑圧し（Ｓ５０７）、ＢＥＲを確認する（Ｓ５０８）。これを繰り返し、ＢＥＲが劣化した場合は、ＩＦＡＧＣ制御レベルをＢＥＲが最良であった位置に戻す（Ｓ５０９）。

図６は、ＩＦＡＧＣ制御レベルを抑圧している状態において、受信品質検出手段１９によりＢＥＲを取得し（Ｓ６０１）、受信状態が劣化したかどうか判定する（Ｓ６０２）。ＢＥＲが劣化した場合は、ＩＦＡＧＣ抑圧を１ステップずつ解除し（Ｓ６０３）、ＢＥＲが改善するかどうかを判定（Ｓ６０４）する操作を繰り返し、ＩＦＡＧＣ制御レベルをＢＥＲが最良となる位置に制御する（Ｓ６０５）。

本実施例の受信装置において、抑圧している信号の受信レベルが改善し、抑圧を解除する方法（第６の発明）について説明する。移動受信においては、受信状態が著しく変化し、各アンテナにより受信される信号のレベルも、刻々と変化する。そのため、ノイズの増幅を抑えるために常に抑圧を行っていると、受信状態の変化に対応できなくなってしまう。ＩＦＡＧＣの抑圧を行っている間でも、ＲＦＡＧＣは自動的にゲインコントロールを行っているため、受信信号レベルが大きくなった場合には、ＲＦＡＧＣの増幅度が下がり、受信状態の変化を検出することができる。そこで、抑圧を行った後は、所定時間が経過するたびにＲＦＡＧＣの制御レベルを検出する。検出したＲＦＡＧＣの増幅率が所定値以下に低下し、受信信号レベルが増加したと判定された場合には、ＩＦＡＧＣの抑圧を解除し、自動制御を再開する。

図７は上記の手順のフローチャートの一例である。ここでは、アンテナ１の信号に対してＩＦＡＧＣ制御レベルを抑圧している場合の例を示したが、アンテナ２の場合も同様である。ＩＦＡＧＣ抑圧状態において、電力検出回路よりＲＦＡＧＣ制御レベルを検出する（Ｓ７０１）。次に、ＲＦＡＧＣ制御レベルが下がっているかどうかを判定する（Ｓ７０２）。ＲＦＡＧＣが下がっている場合、受信電力が増していると考えられるため、ＩＦＡＧＣの抑圧を解除し、自動制御を再開する（Ｓ７０３）。

本実施例の受信装置において、ＩＦＡＧＣの抑圧解除は、ステップ単位で行うことも可能である（第７、８の発明）。図８はこの手順のフローチャートの一例である。例えば、ＲＦＡＧＣ制御レベルを検出し（Ｓ８０１）、ＲＦＡＧＣ制御レベルが下がっていたとき、すなわち受信信号レベルが増加したと判定されたとき（Ｓ８０２）、ステップ単位でＩＦＡＧＣの抑圧を解除する。すなわち、ステップ単位でＩＦＡＧＣ増幅率を上げる（Ｓ８０４）。ＩＦＡＧＣの増幅率を変えるたびに、受信品質検出手段１９により、ＢＥＲを検出して改善したかどうかを判定し（Ｓ８０４）、ＢＥＲが改善する場合にはさらに増幅率を上げ（Ｓ８０３）、劣化した場合には、劣化前の状態に戻す（Ｓ８０５）。このようにして、受信状態が最適となるＩＦＡＧＣ制御レベルに調整することができる。

実施例の受信装置を示す機能ブロック図である。実施例の受信装置におけるＡＧＣ回路の機能ブロック図である。実施例の受信装置におけるフロー図１である。実施例の受信装置におけるフロー図２である。実施例の受信装置におけるフロー図３である。実施例の受信装置におけるフロー図４である。実施例の受信装置におけるフロー図５である。実施例の受信装置におけるフロー図６である。ＡＧＣの動作を説明するための図である。従来の受信装置の機能ブロック図である。従来の受信装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１、２アンテナ
３、４選局部
５、６ＡＧＣ回路
７、８電力検出回路
９制御部
１０合成手段
１１Ａ／Ｄ変換器
１２直交検波回路
１３ＦＦＴ回路
１４等化回路
１５誤り訂正回路
１６ＯＳＣ
１７同期再生回路
１８パイロット補間回路
１９受信品質検出手段
２１ＲＦＡＧＣ
２２バンドパスフィルタ
２３ミキサ
２４ＯＳＣ
２５ＩＦアンプ
２６レベル検波器
２７ＡＧＣ制御回路
２８ＩＦＡＧＣ
２９ＩＦＡＧＣ制御回路
１００復調手段

Claims

変調された信号を受信するアンテナからの入力高周波信号の利得をそれぞれ制御する複数の自動利得制御手段と、該自動利得制御手段から出力される各高周波信号を合成して合成受信信号とする合成手段と、合成受信信号を復調する復調手段と、該復調手段により復調されたデータの受信品質を検出する受信品質検出手段と、前記自動利得取得手段を制御する制御手段と、を具備しており、前記自動利得制御手段は、それぞれ高周波利得制御手段と中間周波数利得制御手段とを有し、前記高周波利得制御手段は、アンテナからの入力高周波信号の高周波信号レベルを基準電圧レベルと比較して入力高周波信号の増幅率を自動的に制御し、前記中間周波数利得制御手段は、中間周波数信号の利得を自動的に制御するとともに、前記制御手段により、前記受信品質検出手段が検出した受信品質に応じて強制的に中間周波数信号の利得制御が抑圧され、
前記制御手段は、前記受信品質検出手段が検出した合成受信信号の品質が劣悪であるとき、各アンテナにおける自動利得制御手段の利得制御レベルを検出して得た各利得制御レベルを比較してレベル差が所定値以上となった場合に、増幅率の大きい高周波信号に対する前記中間周波数利得制御手段による中間周波数信号の増幅率を最小化させることを特徴とする受信装置。
請求項１記載の受信装置において、
前記制御手段は、中間周波数信号の増幅率を最小化させた後に、前記受信品質検出手段が検出した合成受信信号の品質に改善がないとき、前記中間周波数利得制御手段による自動的利得制御を再開させることを特徴とする受信装置。
変調された信号を受信するアンテナからの入力高周波信号の利得をそれぞれ制御する複数の自動利得制御手段と、該自動利得制御手段から出力される各高周波信号を合成して合成受信信号とする合成手段と、合成受信信号を復調する復調手段と、該復調手段により復調されたデータの受信品質を検出する受信品質検出手段と、前記自動利得取得手段を制御する制御手段と、を具備しており、前記自動利得制御手段は、それぞれ高周波利得制御手段と中間周波数利得制御手段とを有し、前記高周波利得制御手段は、アンテナからの入力高周波信号の高周波信号レベルを基準電圧レベルと比較して入力高周波信号の増幅率を自動的に制御し、前記中間周波数利得制御手段は、中間周波数信号の利得を自動的に制御するとともに、前記制御手段により、前記受信品質検出手段が検出した受信品質に応じて強制的に中間周波数信号の利得制御が抑圧され、
前記中間周波数利得制御手段は、ステップ単位で利得制御を行うことが可能であり、前記制御手段は、前記受信品質検出手段が検出した合成受信信号の品質が劣悪であるときに、各アンテナにおける前記自動利得制御手段の利得制御レベルを検出して得た各利得制御レベルを比較してレベル差が所定値以上となった場合に、前記中間周波数利得制御手段による自動的利得制御を停止させるとともに、増幅率の大きい高周波信号に対する増幅率をステップ単位で制御させて、ステップ単位での中間周波数利得制御手段を抑圧制御することを特徴とする受信装置。
請求項３記載の受信装置において、
前記制御手段がステップ単位での中間周波数利得制御手段の抑圧制御を行う毎に、前記受信品質検出手段は合成受信信号の品質を検出し、検出した合成受信信号の品質が最良となるステップで、前記中間周波数利得制御手段は利得制御を行うことを特徴とする受信装置。
請求項４記載の受信装置において、
前記制御手段は、合成受信信号の品質が最良となる増幅率に制御した後、前記高周波利得制御手段による制御レベルが所定時間を経過する度に検出され、高周波利得制御手段による増幅率が所定値以下になった場合、前記中間周波数利得制御手段による利得制御を再開させることを特徴とする受信装置。
請求項４記載の受信装置において、
前記制御手段は、合成受信信号の品質が最良となる増幅率に制御した後、前記高周波利得制御手段による制御レベルが所定時間を経過する度に検出され、高周波利得制御手段による増幅率が所定値以下になり、前記受信品質検出手段が所定レベル以上の合成受信信号の受信品質を検出した場合、ステップ単位で利得制御をさせて、ステップ単位での中間周波数利得制御手段の抑圧を緩和することを特徴とする受信装置。
請求項６記載の受信装置において、
前記制御手段は、ステップ単位で利得の制御を行う毎に、前記受信品質検出手段が合成受信信号の品質を検出して得た受信信号品質が最良となる中間周波数信号の増幅率になるように制御することを特徴とする受信装置。