(57)【要約】【課題】ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれに起因する受信エラーを抑制することができる受信装置およびＡＧＣアンプの制御方法を提供する。【解決手段】受信装置１０は、入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう、その受信信号に対する利得を調節するＡＧＣアンプ１６と、ＡＧＣアンプ１６に入力される受信信号の振幅に基づいて、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更するＡＧＣ制御部１８と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう、該受信信号に対する利得を調節するＡＧＣアンプと、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅に基づいて、前記目標振幅を変更するＡＧＣ制御手段と、
を含むことを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受信装置において、
前記ＡＧＣ制御手段は、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が所定閾値を下回るときに、前記目標振幅を上昇させ、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を上回るときに、前記目標振幅を低下させる、
ことを特徴とする受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の受信装置において、
前記所定閾値は、前記目標振幅に異なる２つの目標値をそれぞれ設定した場合に得られる、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅と前記ＡＧＣアンプから出力される受信信号のエラーレートとの関係を示す２つの受信特性に基づいて決定される、
ことを特徴とする受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の受信装置において、
前記目標振幅に第１の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートは、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値より小さければ、前記目標振幅に前記第１の目標値より小さい第２の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートより低くなり、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値より大きければ、前記目標振幅に前記第２の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートより高くなり、
前記ＡＧＣ制御手段は、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を下回るときに、前記目標振幅を前記第１の目標値に上昇させ、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を上回るときに、前記目標振幅を前記第２の目標値に低下させる、
ことを特徴とする受信装置。
【請求項５】
入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう該受信信号に対する利得を調節するＡＧＣアンプの制御方法であって、
前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅に基づいて、前記目標振幅を変更するステップ、
を含むことを特徴とするＡＧＣアンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置およびＡＧＣ（Auto Gain Control：自動利得制御）アンプの制御方法に関し、特に、信号の受信エラーを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
受信装置は、受信信号の振幅を所定の目標振幅に近づけるＡＧＣアンプを備えている（たとえば、特許文献１参照）。このＡＧＣアンプは、入力される受信信号の振幅が目標振幅より大きければ利得（増幅率）を下げ、逆に入力される受信信号の振幅が小さければ利得を上げることにより、ＡＧＣアンプから出力される信号の振幅を目標振幅に収束させる。
【０００３】
ここで、ＡＧＣアンプに設定される目標振幅の値が高すぎると、受信回路の非線形特性によって信号が飽和し、受信エラーが発生しやすくなる（図７中の線Ａ参照）。逆に、目標振幅の値が低すぎても、信号のＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響が顕著となり、受信エラーが発生しやすくなる（図７中の線Ｂ参照）。このため通常、ＡＧＣアンプの目標振幅には、信号の飽和やＡ／Ｄ変換による信号分解能（解像度）の低下などが極力発生しない適切な値を設定し、受信エラーの発生を抑制する（図７中の線Ｃ参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１２９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡＧＣアンプに適切な目標振幅を設定したとしても、ＡＧＣアンプの目標振幅に対する収束速度より振幅変動の速い受信信号がＡＧＣアンプに入力されると、ＡＧＣアンプから出力される受信信号の振幅が目標振幅に十分に収束し切らず（ＡＧＣ収束精度が劣化し）、受信信号の振幅が目標振幅に対して上下に振れる「振幅ゆれ」が生じることがある。この振幅ゆれによって、ＡＧＣアンプから出力される信号の振幅が目標振幅より上に振れると、信号の飽和による受信エラーが発生しやすくなり、逆に目標振幅より下に振れると、信号分解能の低下による受信エラーが発生しやすくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれに起因する受信エラーを抑制することができる受信装置およびＡＧＣアンプの制御方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る受信装置は、入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう、該受信信号に対する利得を調節するＡＧＣアンプと、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅に基づいて、前記目標振幅を変更するＡＧＣ制御手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅に基づいてＡＧＣアンプの目標振幅が変更されるため、ＡＧＣアンプの収束精度劣化によって受信信号の振幅ゆれが生じたとしても、受信エラーを引き起こす信号の飽和や信号分解能の低下を抑制することができる。このため、ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれに起因する受信エラーを抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記ＡＧＣ制御手段は、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が所定閾値を下回るときに、前記目標振幅を上昇させ、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を上回るときに、前記目標振幅を低下させる。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記所定閾値は、前記目標振幅に異なる２つの目標値をそれぞれ設定した場合に得られる、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅と前記ＡＧＣアンプから出力される受信信号のエラーレートとの関係を示す２つの受信特性に基づいて決定される。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記目標振幅に第１の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートは、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値より小さければ、前記目標振幅に前記第１の目標値より小さい第２の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートより低くなり、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値より大きければ、前記目標振幅に前記第２の目標値を設定した場合に得られる前記エラーレートより高くなり、前記ＡＧＣ制御手段は、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を下回るときに、前記目標振幅を前記第１の目標値に上昇させ、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅が前記所定閾値を上回るときに、前記目標振幅を前記第２の目標値に低下させる。
【００１１】
また、本発明に係るＡＧＣアンプの制御方法は、入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう該受信信号に対する利得を調節するＡＧＣアンプの制御方法であって、前記ＡＧＣアンプに入力される受信信号の振幅に基づいて、前記目標振幅を変更するステップ、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置１０の構成図である。同図に示すように、受信装置１０は、アンテナ１２、ＲＦ（Radio Frequency）部１４、ＡＧＣアンプ１６、ＡＧＣ制御部１８、Ａ／Ｄ変換器２０、直交検波部２２、および復調部２４を含んで構成される。
【００１４】
アンテナ１２は、無線信号を受信し、受信された無線信号をＲＦ部１４に出力する。
【００１５】
ＲＦ部１４は、ローノイズアンプ、周波数変換器、帯域通過フィルタ、受信電力検出部などを含んで構成される。ＲＦ部１４は、アンテナ１２から入力される無線信号をローノイズアンプで増幅し、さらに中間周波数信号にダウンコンバートした信号を受信信号としてＡＧＣアンプ１６に出力する。また、ＲＦ部１４は、アンテナ１２から入力される無線信号の電力を受信電力検出部によりモニタし、検出された電力値を受信電力値（受信信号の振幅）としてＡＧＣ制御部１８に出力する。
【００１６】
ＡＧＣアンプ１６は、ＲＦ部１４から入力される受信信号の振幅が目標振幅に近づくよう、その受信信号に対する利得を調節する。ただし、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅に対する収束速度には限界があり、この収束速度より振幅変動の速い受信信号が入力されると、ＡＧＣアンプ１６の収束精度は劣化する。これにより、ＡＧＣアンプ１６は、受信信号の振幅を目標振幅に十分に収束させることができず、受信信号の振幅が目標振幅に対して上下に振れる「振幅ゆれ」を生じさせることがある。
【００１７】
ここで、ＡＧＣアンプ１６で生じる受信信号の振幅ゆれが受信特性に与える影響を図２および図３に基づいて説明する。
【００１８】
図２は、ＡＧＣによる振幅ゆれが受信信号の振幅変動に与える影響を示す図である。同図（ａ）（ｂ）に示すように、受信信号のＳＮ比（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）が十分確保されている場合には、受信信号内に占めるノイズの量が小さいため、ノイズよりもＡＧＣによる振幅ゆれの方が受信信号の振幅変動に大きな影響を与える。一方、同図（ｃ）に示すように、受信信号のＳＮ比が劣化している場合には、受信信号内に占めるノイズの量が大きいため、ＡＧＣによる振幅ゆれが受信信号の振幅変動に与える影響は相対的に小さくなる。
【００１９】
図３は、受信電力（横軸）と、受信信号のＳＮ比劣化およびＡＧＣによる振幅ゆれがそれぞれ受信特性に与える影響（縦軸）と、の関係を示す図である。同図に示すように、ＡＧＣによる振幅ゆれが受信特性に与える影響は、受信電力の高低にかかわらずほぼ一定である。一方、受信電力が低下すると、受信信号のＳＮ比は劣化するため、ＳＮ比の劣化が受信特性に与える影響は大きくなる。逆に、受信電力が上昇すると、受信信号のＳＮ比は向上するため、ＳＮ比の劣化が受信特性に与える影響は小さくなる。すなわち、受信電力が低ければ、ＳＮ比が受信特性に与える影響の方が支配的となり、受信電力が高ければ、ＡＧＣによる振幅ゆれが受信特性に与える影響の方が支配的となる。
【００２０】
このように、ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれが受信特性に与える影響は、受信電力に応じて異なる。そこで、本実施形態では、ＡＧＣアンプ１６で生じる受信信号の振幅ゆれが受信特性に極力影響しないよう、ＡＧＣ制御部１８が、ＲＦ部１４から入力される受信電力値（受信信号の振幅）に基づいて、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更するようにしている。
【００２１】
すなわち、受信電力が高く（受信信号のＳＮ比が大きく）、ＡＧＣによる振幅ゆれが受信特性に与える影響の方が支配的である場合には、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を低下させることにより、信号の飽和による受信エラーを抑制する。目標振幅が低下すると、Ａ／Ｄ変換後の受信信号の分解能（解像度）も低下するため、ＡＧＣアンプ１６の収束精度劣化によって受信信号の振幅が目標振幅より下に振れると、信号分解能はさらに低下する。しかし、受信電力が高く受信信号のＳＮ比が十分に確保されている場合には、信号分解能の低下が受信性能に与える影響は極めて小さい。
【００２２】
逆に、受信電力が低く（受信信号のＳＮ比が小さく）、受信信号のＳＮ比の劣化が受信特性に与える影響の方が支配的である場合には、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を上昇させることにより、信号分解能の低下による受信エラーを抑制する。目標振幅が上昇すると、信号が飽和する可能性も高まるが、ＳＮ比の劣化が受信特性に与える影響の方が支配的である限り、信号の飽和による受信エラーを抑制するよりも、信号分解能を改善して受信エラーを抑制する方が効果が高いからである。
【００２３】
図４は、ＡＧＣ制御部１８による目標振幅の変更方法を示す概念図である。図４には、異なる３つの目標振幅１〜３（目標振幅１＞目標振幅２＞目標振幅３）それぞれに係る、受信電力（横軸）と、受信信号のＳＮ比劣化およびＡＧＣによる振幅ゆれが受信特性の劣化に与える影響（縦軸）と、の関係が示されている。
【００２４】
同図中の太線で示されるように、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値１（目標振幅１に係る線と目標振幅２に係る線との交点に対応する受信電力）より小さければ、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅１に設定する。また、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値１より大きく閾値２（目標振幅２に係る線と目標振幅３に係る線との交点に対応する受信電力）より小さければ、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅２に設定する。また、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値２より大きければ、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅３に設定する。
【００２５】
ここで、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更する際の判定に用いられる閾値の決定方法を図５に基づいて説明する。図５は、ＡＧＣアンプ１６に上記異なる３つの目標振幅１〜３をそれぞれ設定した場合に得られる、ＡＧＣアンプ１６に入力される受信信号の受信電力（横軸）とＡＧＣアンプ１６から出力される受信信号のＢＥＲ（Bit Error Rate、縦軸）との関係を示す３つの受信特性を示す図である。
【００２６】
同図に示すように、目標振幅１に係る受信特性は、目標振幅２に係る受信特性と交差する。ＡＧＣアンプ１６の目標振幅に目標振幅１および目標振幅２のいずれを設定するかを判定する際に用いられる閾値１は、これら２つの受信特性に基づいて決定される。すなわち、目標振幅１に係る受信特性と目標振幅２に係る受信特性とが交わる点に対応する受信電力を、閾値１とする。これにより、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅に目標振幅１を設定した場合に得られるＢＥＲは、受信電力が閾値１より小さければ、目標振幅に目標振幅２を設定した場合に得られるＢＥＲより低くなり、受信電力が閾値１より大きければ、目標振幅に目標振幅２を設定した場合に得られるＢＥＲより高くなる。
【００２７】
同様に、目標振幅２に係る受信特性は、目標振幅３に係る受信特性と交差する。ＡＧＣアンプ１６の目標振幅に目標振幅２および目標振幅３のいずれを設定するかを判定する際に用いられる閾値２は、これら２つの受信特性に基づいて決定される。すなわち、目標振幅２に係る受信特性と目標振幅３に係る受信特性とが交わる点に対応する受信電力を、閾値２とする。これにより、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅に目標振幅２を設定した場合に得られるＢＥＲは、受信電力が閾値２より小さければ、目標振幅に目標振幅３を設定した場合に得られるＢＥＲより低くなり、受信電力が閾値２より大きければ、目標振幅に目標振幅３を設定した場合に得られるＢＥＲより高くなる。
【００２８】
すなわち、ＡＧＣ制御部１８は、図５中の太線で示されるように、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値１を下回れば、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅２から目標振幅１に上昇させ、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値１を上回れば、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅１から目標振幅２に低下させる。また、ＡＧＣ制御部１８は、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値２を下回れば、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅３から目標振幅２に上昇させ、ＲＦ部１４から入力される受信電力値が閾値２を上回れば、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を目標振幅２から目標振幅３に低下させる。このように、ＡＧＣアンプ１６に入力される受信信号の電力に応じてＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更することにより、ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれに起因する受信エラーを低減することができる。
【００２９】
なお、本実施形態のように、ＡＧＣアンプ１６に設定される目標振幅の候補が複数存在する場合には、複数の目標振幅それぞれに、その目標振幅を適用する受信電力値の範囲を関連づけた目標振幅テーブルを予め受信装置１０のメモリなどに記憶させてもよい。そして、ＡＧＣ制御部１８は、ＲＦ部１４から入力される受信電力値に基づいて、目標振幅テーブルからＡＧＣアンプ１６に設定する目標振幅を選択してもよい。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器２０は、ＡＧＣアンプ１６から入力されるアナログの受信信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を直交検波部２２に出力する。
【００３１】
直交検波部２２は、Ａ／Ｄ変換器２０から入力されるディジタル信号を直交検波し、分離されたＩ信号（同相信号）とＱ信号（直交信号）を復調部２４に出力する。なお、直交検波部２２は、ＩＱ信号の変調精度（たとえば、ＥＶＭ：Error Vector Magnitude）を算出することもできる。
【００３２】
復調部２４は、直交検波部２２から入力されるＩ信号およびＱ信号のレベルを判定し、その判定結果に基づいてシリアルデータを復元する。復元されたシリアルデータは、復調データとして図示しない後段回路に出力される。
【００３３】
次に、受信装置１０の動作について説明する。図６は、ＡＧＣ制御部１８の処理の一例を示すフロー図である。ここでは、複数の目標振幅それぞれに、その目標振幅を適用する受信電力値の範囲を関連づけた目標振幅テーブルが予め受信装置１０のメモリに記憶されているものとする。
【００３４】
同図に示すように、ＡＧＣ制御部１８は、無線信号の受信が開始される前に、ＡＧＣアンプ１６に初期利得を設定する（Ｓ１００）。無線信号の受信が開始されると、ＲＦ部から受信電力値を取得する（Ｓ１０２）。そして、ＡＧＣ制御部１８は、取得した受信電力値に対応する目標振幅を目標振幅テーブルから選択し（Ｓ１０４）、選択した目標振幅をＡＧＣアンプ１６に設定する（Ｓ１０６）。その後、ＡＧＣ制御部１８は、ＡＧＣアンプ１６への受信信号の入力が終了したか否かを確認し（Ｓ１０８）、受信信号の入力が終了するまでＳ１０２以降の処理を継続する。
【００３５】
以上説明した実施形態によれば、ＡＧＣアンプ１６に入力される受信信号の振幅（電力）に基づいてＡＧＣアンプ１６の目標振幅が変更されるため、ＡＧＣアンプ１６の収束精度劣化によって受信信号の振幅ゆれが生じたとしても、受信エラーを引き起こす信号の飽和や信号分解能の低下を抑制することができる。このため、ＡＧＣにより生じる受信信号の振幅ゆれに起因する受信エラーを抑制することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、上記実施形態では、ＡＧＣアンプ１６に設定される目標振幅の候補が３つ（ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更する際の判定に用いられる閾値の数が２つ）存在する例を示したが、目標振幅の候補は２つ以上（閾値の数は１つ以上）であればいくつでもよい。
【００３７】
また、ＡＧＣ制御部１８は、ＲＦ部１４から入力される受信電力値の代わりに、直交検波部２２から通知されるＩＱ信号の変調精度に基づいて、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を変更してもよい。すなわち、ＡＧＣ制御部１８は、外側シンボル点と内側シンボル点との変調精度を比較し、外側シンボル点の方が内側シンボル点より所定レベル劣化している場合には（受信電力が高い場合に対応）、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を低下させ、全シンボル点の変調精度が所定レベル劣化している場合には（受信電力が低い場合に対応）、ＡＧＣアンプ１６の目標振幅を上昇させてもよい。直交検波部２２から通知されるＩＱ信号の変調精度は、ＡＧＣアンプ１６に入力される受信電力の振幅に応じて変動する値であるため、かかる構成をとっても上記実施形態による効果と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る受信装置の機能ブロック図である。
【図２】ＡＧＣによる振幅ゆれが受信信号の振幅変動に与える影響を示す図である。
【図３】受信電力と、受信信号のＳＮ比劣化およびＡＧＣによる振幅ゆれがそれぞれ受信特性の劣化に与える影響と、の関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係る目標振幅の変更方法を示す概念図である。
【図５】ＡＧＣアンプに異なる３つの目標振幅を設定した場合に得られる、受信電力とＢＥＲとの関係を示す受信特性を示す図である。
【図６】ＡＧＣ制御部の処理の一例を示すフロー図である。
【図７】ＡＧＣアンプに異なる３つの目標振幅を設定した場合に得られる、受信電力とＢＥＲとの関係を示す受信特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  受信装置、１２  アンテナ、１４  ＲＦ部、１６  ＡＧＣアンプ、１８  ＡＧＣ制御部、２０  Ａ／Ｄ変換器、２２  直交検波部、２４  復調部。
【図１】
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【図２】
2010103859.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010103859.tif 000009