(57)【要約】【課題】Ａ／Ｄ変換装置２１で、安価な低ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器を複数個使用することで、高ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器と同等のダイナミックレンジ特性を得る。【解決手段】分配手段８が変換対象となるアナログ信号を複数である所定数に分配し、各信号処理系で、減衰手段９、１３が各分配信号を所定の倍率で減衰し、Ａ／Ｄ変換手段１０、１４が減衰信号をディジタル信号へ変換し、乗算手段１２、１５がディジタル信号に所定の乗算係数を乗算する。加算手段１６が乗算結果を加算する。オーバーフロー判定手段１１が減衰信号のレベルが大きい方のＡ／Ｄ変換手段についてオーバーフローが発生したか否かを判定し、乗算係数設定手段１１がオーバーフローが発生したＡ／Ｄ変換手段の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数を０に設定する。【選択図】  図１
2010074718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換装置において、
変換対象となるアナログ信号を複数である所定数に分配する分配手段と、
前記所定数と同数の信号処理系と、を備え、
各信号処理系は、前記分配手段により分配された各分配信号を所定の倍率で減衰する減衰手段と、前記減衰手段により減衰された信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段により得られたディジタル信号に対して所定の乗算係数を乗算する乗算手段と、を有しており、
前記所定数と同数の信号処理系ではＡ／Ｄ変換手段のダイナミックレンジが同一であり、
更に、前記所定数と同数の信号処理系の乗算手段により得られた乗算結果を加算する加算手段と、
前記所定数と同数の信号処理系の中で減衰手段により減衰された信号のレベルが大きい方のＡ／Ｄ変換手段についてオーバーフローが発生したか否かを判定するオーバーフロー判定手段と、
前記オーバーフロー判定手段によりオーバーフローが発生したと判定された場合には、オーバーフローが発生したＡ／Ｄ変換手段の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数を０に設定するとともに他の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数として所定の値を設定し、前記オーバーフロー判定手段によりオーバーフローが発生していないと判定された場合には、前記所定数と同数の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数として所定の値を設定する乗算係数設定手段と、
を備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換を行うＡ／Ｄ変換装置に関し、特に、安価な低ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器を複数個使用することで、高ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器と同等のダイナミックレンジ特性を得るＡ／Ｄ変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２には、ディジタル無線通信における受信機の一構成例を示してある。
本例の受信機は、アンテナ１０１、フィルタからなる無線周波数フィルタ部１０２、増幅器からなる増幅部１０３、局部発振部１０４、周波数変換部１０５、フィルタからなる中間周波数フィルタ部１０６、可変利得増幅器からなる可変利得増幅部１０７、Ａ／Ｄ変換器からなるＡ／Ｄ変換部１０８、信号処理部１０９を備えている。
ここで、局部発振器１０４からの信号（ローカル信号）は、周波数変換部１０５で使用される。
【０００３】
本例の受信機では、アンテナ１０１で受信した信号が、無線周波数フィルタ部１０２や増幅部１０３や周波数変換部１０５を経て中間周波数信号となり、中間周波数フィルタ部１０６を通った後に、可変利得増幅部１０７で振幅調整されて、Ａ／Ｄ変換部１０８においてディジタル信号に変換されて信号処理部１０９に送られる。
【０００４】
なお、図２に示されるように周波数変換部１０５で中間周波数に変換する方式のほかに、直交復調を行って同相成分と直交成分に分解する方式もあるが、この方式でも、信号が二種類に増えはするものの、その後の処理はおおむね変わることはない。
【０００５】
ディジタル無線通信においては、アンテナ１０１で受信される信号の電力が、その信号を送信するアンテナとの距離等に依存して大きく変化する。そこで、大きく変化する入力電力範囲に対応するために、Ａ／Ｄ変換器への入力信号が小さ過ぎたり大き過ぎたりすることがないように、図２に示されるような可変利得増幅器を用いてＡ／Ｄ変換器への入力信号のレベルが所望範囲に入るように調整することや、或いは、可変利得増幅器を使用せずに想定される全入力電力範囲に対して問題なく動作するような大きなダイナミックレンジを持つＡ／Ｄ変換器を使用することや、或いは、やや大きめの可変利得増幅器とやや大きめなダイナミックレンジを持つＡ／Ｄ変換器の組み合わせで最適範囲に入るようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７４１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２に示されるような受信機では、例えば、可変利得増幅器を使用することや高ダイナミックレンジを持つＡ／Ｄ変換器を使用することから、機器（ここでは、受信機）が高価になってしまうという問題があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、安価な低ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器を複数個使用することで、高ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器と同等のダイナミックレンジ特性を得ることができるＡ／Ｄ変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、アナログ信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換装置において、次のような構成とした。
すなわち、分配手段が、変換対象となるアナログ信号を複数である所定数に分配する。
また、前記所定数と同数の信号処理系を備えた。各信号処理系では、減衰手段が前記分配手段により分配された各分配信号を所定の倍率で減衰し、Ａ／Ｄ変換手段が前記減衰手段により減衰された信号をディジタル信号へ変換し、乗算手段が前記Ａ／Ｄ変換手段により得られたディジタル信号に対して所定の乗算係数を乗算する。ここで、前記所定数と同数の信号処理系では、Ａ／Ｄ変換手段のダイナミックレンジが同一である。
また、加算手段が、前記所定数と同数の信号処理系の乗算手段により得られた乗算結果を加算する。
【０００９】
このような構成において、オーバーフロー判定手段が、前記所定数と同数の信号処理系の中で減衰手段により減衰された信号のレベルが大きい方のＡ／Ｄ変換手段についてオーバーフローが発生したか否かを判定する。乗算係数設定手段が、前記オーバーフロー判定手段によりオーバーフローが発生したと判定された場合には、オーバーフローが発生したＡ／Ｄ変換手段の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数を０に設定するとともに他の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数として所定の値を設定し、前記オーバーフロー判定手段によりオーバーフローが発生していないと判定された場合には、前記所定数と同数の信号処理系の乗算手段で使用される乗算係数として所定の値を設定する。
従って、例えば、安価な低ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器を複数個使用することで、高ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器と同等のダイナミックレンジ特性を得ることができる。
【００１０】
ここで、信号処理系の数である複数である所定数としては、２以上の種々な数が用いられてもよい。
また、各減衰手段の所定の倍率としては、種々な値が用いられてもよい。
また、Ａ／Ｄ変換手段のダイナミックレンジとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、低いダイナミックレンジを用いることが可能である。
また、減衰手段により減衰された信号のレベルが大きい方のＡ／Ｄ変換手段（オーバーフローの検出対象となるもの）としては、例えば、減衰手段により減衰された信号のレベルが大きい方から１つ以上のＡ／Ｄ変換手段が用いられる。
また、Ａ／Ｄ変換手段のオーバーフローの有無を判定する仕方としては、種々なものが用いられてもよい。
また、オーバーフローが発生したと判定された場合に各信号処理系の乗算手段に設定される乗算係数（所定の値）や、オーバーフローが発生していないと判定された場合に各信号処理系の乗算手段に設定される乗算係数（所定の値）としては、それぞれ、種々な値が用いられてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係るＡ／Ｄ変換装置によると、例えば、安価な低ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器を複数個使用することで、高ダイナミックレンジのＡ／Ｄ変換器と同等のダイナミックレンジ特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るディジタル無線通信における受信機の一構成例を示してある。
本例の受信機は、アンテナ１、フィルタからなる無線周波数フィルタ部２、増幅器からなる増幅部３、局部発振部４、周波数変換部５、フィルタからなる中間周波数フィルタ部６、増幅器からなる増幅部７、信号分配器からなる信号分配部８、第１の信号減衰部９及び第２の信号減衰部１３、Ａ／Ｄ変換器からなる第１のＡ／Ｄ変換部１０及びＡ／Ｄ変換器からなる第２のＡ／Ｄ変換部１４、オーバーフロー検出及び係数決定部１１、第１の乗算部１２及び第２の乗算部１５、加算器からなる加算部１６を備えている。
ここで、局部発振器４からの信号（ローカル信号）は、周波数変換部５で使用される。
【００１３】
また、本例では、信号分配部８、第１の信号減衰部９及び第２の信号減衰部１３、第１のＡ／Ｄ変換部１０及び第２のＡ／Ｄ変換部１４、オーバーフロー検出及び係数決定部１１、第１の乗算部１２及び第２の乗算部１５、加算部１６により、Ａ／Ｄ変換装置２１が構成されている。
【００１４】
本例の受信機において行われる動作の一例を示す。
本例の受信機では、アンテナ１で受信した信号が、無線周波数フィルタ部２や増幅部３や周波数変換部５を経て中間周波数信号となり、中間周波数フィルタ部６を通った後に、増幅部７で増幅されて、信号分配部８に送られる。
【００１５】
信号分配部８は、増幅部７から入力された信号を複数の信号に分配する。本例では、信号分配部８は、増幅部７から入力された信号を二分配して、一方の分配信号を第１の信号減衰部９へ出力し、他方の分配信号を第２の信号減衰部１３へ出力する。
第１の信号減衰部９は、信号分配部８から入力された信号をＡ１倍の大きさ（レベル）の信号Ｓ１へ変換して、第１のＡ／Ｄ変換部１０へ出力する。
第２の信号減衰部１３は、信号分配部８から入力された信号をＡ２倍の大きさ（レベル）の信号Ｓ２へ変換して、第２のＡ／Ｄ変換部１４へ出力する。
ここで、本例では、Ａ１とＡ２の値は、（信号Ｓ１のレベル）＞（信号Ｓ２のレベル）となるように選ばれている。
【００１６】
第１のＡ／Ｄ変換部１０は、第１の信号減衰部９から入力された信号Ｓ１をアナログ信号からディジタル信号へ変換して、オーバーフロー検出及び係数決定部１１と第１の乗算部１２へ出力する。
第２のＡ／Ｄ変換部１４は、第２の信号減衰部１３から入力された信号Ｓ２をアナログ信号からディジタル信号へ変換して、第２の乗算部１５へ出力する。
【００１７】
第１の乗算部１２は、第１のＡ／Ｄ変換部１０から入力された信号に対して、オーバーフロー検出及び係数決定部１１により設定された乗算係数Ｍ１を乗算し、当該乗算結果の信号を加算部１６へ出力する。
第２の乗算部１５は、第２のＡ／Ｄ変換部１４から入力された信号に対して、オーバーフロー検出及び係数決定部１１により設定された乗算係数Ｍ２を乗算し、当該乗算結果の信号を加算部１６へ出力する。
加算部１６は、２個の乗算部１２、１５から入力された信号を加算する。
【００１８】
オーバーフロー検出及び係数決定部１１は、第１のＡ／Ｄ変換部１０から入力されたディジタル信号に基づいて、第１のＡ／Ｄ変換部１０でオーバーフローが起きているか否かを検出し、当該検出結果に応じて２個の乗算部１２、１５のそれぞれにおける乗算係数Ｍ１、Ｍ２を決定して、それぞれの乗算部１２、１５に設定する。
（１）オーバーフロー検出及び係数決定部１１により第１のＡ／Ｄ変換部１０でオーバーフローが起きていないと判定された場合の動作例（１−１）、（１−２）について説明する。
【００１９】
（１−１）一例として、信号Ｓ１のみを使用することとして、Ｍ１＝（１／Ａ１）、Ｍ２＝０と決定する。
この場合、加算部１６からの出力は下記のようになる。
加算部１６からの出力＝Ｍ１・Ｓ１＋Ｍ２・Ｓ２＝（Ｓ１／Ａ１）
【００２０】
（１−２）他の一例として、両方の信号Ｓ１、Ｓ２を使用することとして、Ｍ１＝｛Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）｝、Ｍ２＝｛Ａ２／（Ａ１＋Ａ２）｝と決定する。
この場合、加算部１６からの出力は下記のようになる。
加算部１６からの出力＝Ｍ１・Ｓ１＋Ｍ２・Ｓ２
＝（Ａ１・Ｓ１＋Ａ２・Ｓ２）／（Ａ１＋Ａ２）
【００２１】
（２）オーバーフロー検出及び係数決定部１１により第１のＡ／Ｄ変換部１０でオーバーフローが起きていると判定された場合の動作例について説明する。
この場合、信号Ｓ２のみを使用することとして、Ｍ１＝０、Ｍ２＝（１／Ａ２）と決定する。
この場合、加算部１６からの出力は下記のようになる。
加算部１６からの出力＝Ｍ１・Ｓ１＋Ｍ２・Ｓ２＝（Ｓ２／Ａ２）
【００２２】
例えば、第１のＡ／Ｄ変換部１０及び第２のＡ／Ｄ変換部１４で１０ビットのＡ／Ｄ変換器を使用した場合であって、Ａ／Ｄ変換部からの出力について受信信号を受信信号として認識するために最低限必要なビット数が６ビットであるときには、第１のＡ／Ｄ変換部１０のＡ／Ｄ変換器がオーバーフローするような信号入力に対して第２のＡ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換器では６ビット分の入力信号として振舞うことができればよいため、４（＝１０−６）ビット分の差をＡ１、Ａ２として設定しておけばよい。
具体例として、Ａ１＝１．０、Ａ２＝０．０６２５とすれば、第１のＡ／Ｄ変換部１０のＡ／Ｄ変換器がオーバーフローするとき、第２のＡ／Ｄ変換部１４のＡ／Ｄ変換器では６ビット分の振幅として認識されるため、実質的には、１４ビット相当のダイナミックレンジを有するＡ／Ｄ変換器の動作に等しいものを実現することができる。
【００２３】
以上のように、本例のＡ／Ｄ変換装置２１では、信号を複数の信号に分割する分配部８、分配された複数の信号を独立で減衰させる減衰部９、１３、減衰された複数の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１０、１４、複数の信号の振幅を制御する乗算部１２、１５、複数の信号を合成する加算部１６、Ａ／Ｄ変換器のオーバーフローの検出及び乗算係数の決定を行うオーバーフロー検出及び係数決定部１１を有しており、低分解能なＡ／Ｄ変換器を複数使用することで、大きなダイナミックレンジ特性を実現することができる。
具体的には、本例では、低分解能なＡ／Ｄ変換器を複数用意し、各Ａ／Ｄ変換器への入力信号の振幅を最適化し、オーバーフローの検出結果に従って各Ａ／Ｄ変換器の出力を加算することで、大きなダイナミックレンジを有するＡ／Ｄ変換を行うことを可能としている。
【００２４】
従って、本例では、例えば、ダイナミックレンジが大きな高価なＡ／Ｄ変換器を使用することなく、安価なＡ／Ｄ変換器を複数個使用することにより、装置の材料費の低減を実現することができ、また、可変利得増幅器の制御が不要となるため、装置の制御を簡易化することができる。
【００２５】
なお、本例のＡ／Ｄ変換装置２１では、信号分配部８の機能により分配手段が構成されており、第１の信号減衰部９と第１のＡ／Ｄ変換部１０と第１の乗算部１２からなる第１の信号処理系及び第２の信号減衰部１３と第２のＡ／Ｄ変換部１４と第２の乗算部１５からなる第２の信号処理系といった２つの信号処理系を備えており、各信号減衰部９、１３の機能により信号を所定の倍率Ａ１、Ａ２で減衰する減衰手段が構成されており、各Ａ／Ｄ変換部１０、１４の機能により同一のダイナミックレンジを有するＡ／Ｄ変換手段が構成されており、各乗算部１２、１５の機能により信号に対して所定の乗算係数Ｍ１、Ｍ２を乗算する乗算手段が構成されており、加算部１６の機能により加算手段が構成されており、オーバーフロー検出及び係数決定部１１のオーバーフロー検出（判定）の機能によりオーバーフロー判定手段が構成されており、オーバーフロー検出及び係数決定部１１の係数決定（及び設定）の機能により乗算係数設定手段が構成されている。
【００２６】
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例に係る受信機の構成例を示す図である。
【図２】受信機の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・アンテナ、  ２・・無線周波数フィルタ部、  ３・・増幅部、  ４・・局部発振部、  ５・・周波数変換部、  ６・・中間周波数フィルタ部、  ７・・増幅部、  ８・・信号分配部、  ９、１３・・信号減衰部、  １０、１４・・Ａ／Ｄ変換部、  １１・・オーバーフロー検出及び係数決定部、  １２、１５・・乗算部、  １６・・加算部、  ２１・・Ａ／Ｄ変換装置、
【図１】
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【図２】
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