(57)【要約】  バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないＡＧＣ制御回路を備えた無線信号受信装置。この無線信号受信装置では、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器（１０１）がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器（１０２）がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル復調処理部（１１１）が端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器（１０３）がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器（１０８）が端末数検出器（１０９）の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。そして、制御信号生成部（１１０）が、検出されたピーク振幅と演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値（１０６）とを比較し、その差分を制御信号として可変利得増幅器（１０１）をＡＧＣ制御する。
2008044307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号を受信したのち前記バースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、該電力可変手段から出力される前記バースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、
前記Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、前記バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によって該バースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、
前記無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、
前記端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、
前記ピーク検出手段が検出したピーク振幅に前記単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を前記電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える無線信号受信装置。
【請求項２】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は前記端末数Ｎの平方根に比例する請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項３】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、
定数λ及び定数ａを設定したとき、前記端末数Ｎに対して、
【数１】
2008044307.tif 000006
の式で表される請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項４】
前記定数λは０より大きく２以下である請求項３に記載の無線信号受信装置。
【請求項５】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、
Ｍを２から５の整数としたとき、前記端末数Ｎが１からＭまでは単調増加し、該端末数ＮがＭ以上ではほぼ一定となる請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項６】
１つの端末装置からのバースト信号のピーク振幅を推定するピーク振幅推定手段と、
前記ピーク振幅推定手段が推定したピーク振幅の値を前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するピーク振幅加算手段とを、さらに備える請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項７】
前記端末数検出手段が検出した端末数Ｎが端末数Ｍであるとき、
前記単調増加関数演算手段は、定数ａを正の整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を単調増加関数Ｆ（Ｍ＋ａ）として演算する請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項８】
前記定数ａは１である請求項７に記載の無線信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末からバースト信号を受信する無線信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第二、第三世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送の方法は主に回線交換方式であるが、音声通信以外のデータ通信の割合が増えるにしたがい、設備コストを低減させるなどの目的のためにＩＰ（Internet-Protocol）化が進展している。したがって、ＩＰ化の進展に伴い、次世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送はパケット交換方式が主流になりつつある。さらに、次世代の無線通信の伝送帯域は数百ｋＨｚから数十ＭＨｚへと帯域幅が益々増大し、上り信号は時分割多重の技術に加えて周波数多重の技術が利用されている。【０００３】
また、移動体通信システムの基地局装置や無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）装置など、複数の端末からの上りの無線信号を受信する無線局装置の技術課題の一つとして、ＡＧＣ(Auto-Gain-Control)制御の広ダイナミックレンジ化がある。例えば、移動体通信システムにおける、各端末からの上り無線信号のレベルは、端末−無線局装置間の距離や伝送環境のばらつきのため、電力レベルで約７０〜９０ｄＢの変動が生じる。さらに、無線局装置では複数の端末からの信号が時間的に重なるため、無線局装置の受信信号のレベル変動は一層大きくなる。【０００４】
また、上りの無線信号を受信する無線局装置では、このように複数の端末から送信された信号を受信した受信信号を一括してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換したのち、デジタル信号処理によって各端末からの信号を分離している。しかし、一般的に、Ａ／Ｄ変換器の入力のダイナミックレンジは７０ｄＢよりも狭いため、Ａ／Ｄ変換でのＣＮＲ（Carrier Noise Ratio）劣化や入力レベルの飽和による劣化が起きないように、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を行うことが必要である。このようにして、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を可変利得増幅器によって行うことをＡＧＣ制御と云っている。【０００５】
また、上記のような上り受信方式においては、例えば、通信方式としてＴＤＭＡ(Time-Division-Multiple-Access)方式やＣＤＭＡ(Code-Divison-Multiple-Access)方式が用いられている。第二世代の移動通信システムや無線ＬＡＮなどで用いられるＴＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末からの上り信号が無線局装置において時間的に重ならないようにしている。一方、ＣＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末の信号は時間的に重なっているが、無線局装置では、それぞれの端末ごとに割り当てられた拡散符号によってそれぞれの端末ごとの信号を分離することができる。また、第三世代のＷ−ＣＤＭＡにおいては、上り伝送はＣＤＭＡ方式を用いた回線交換方式であるため、無線局装置において受信信号のレベルが急激に変動したり途切れたりすることは殆んどない。したがって、受信部のＡＧＣ制御に大きな問題はなかった。【０００６】
一方、ＴＤＭＡ方式では、各端末から到来する受信信号はフレームまたはパケットなどと呼ばれる時間単位のバースト信号であるため、フレームの立上り／立下りのレベル変動が極めて大きい。そのため、フレームの立上り／立下りにおけるＡＧＣ制御が困難になる。言い換えると、フレームの立上り及び立下りの時間は、ＡＧＣ制御の時定数よりも非常に早いため、フレームの立上り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が大きすぎて可変利得増幅器が飽和し、フレームの立下り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が小さすぎて可変利得増幅器におけるＣＮＲが劣化するため、最適なＡＧＣ制御を行うことが困難となる。【０００７】
このようなＡＧＣ制御の問題を解決するためのバースト信号の受信方法に関する技術として、例えば特許文献１などが知られている。図１は、従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１において、可変利得増幅器１がＲＦ（無線周波数）帯域のバースト信号を受信している間は、レベル検出器３の検出結果と基準値６との差分を誤差演算器７で演算して、可変利得増幅器１の制御端子へフィードバックすることにより、出力電力が基準値６と等しくなるようなＡＧＣ制御を行っている。これによって、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力電力が飽和するおそれはなくなる。一方、可変利得増幅器１にバースト信号が来ていない間はＡＧＣ制御は行われず、可変利得増幅器１の制御端子への制御信号は、保持回路１４が１パルス前に受信して保持しているバースト信号の信号値をそのまま使用している。また、ＡＧＣ制御のＯＮ／ＯＦＦは、バースト信号が到来するタイミング信号１５に基づいて行っている。なお、ＴＤＭＡ方式では、無線局装置は送信フレームと受信フレームが交互に時間多重されているため、受信タイミングの時間は無線局装置にとって既知であるものとする。
【特許文献１】特開平５−１３００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のようなバースト信号の受信方法は、受信信号の到来時間があらかじめわかっていることを前提としており、到着時間がわからないバースト信号の場合には上記のＡＧＣ制御を適用することができない。また、次世代の移動通信システムにおける無線通信では、信号の伝送速度が益々高くなると共にＩＰ化が進んでパケット交換方式となるため、必然的に上り信号はバースト信号となることが前提になる。このとき、各端末からのバースト信号がランダムに到着することがないように無線局装置で送信タイミングの制御を行えば、受信タイミングの時間は既知となる。【０００９】
ところが、上り信号の伝送効率を上げるために、ＴＤＭＡ方式に加えてＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式の併用が検討されており、このような場合は、無線局装置は複数の端末からの上り信号が混ざった状態で受信する必要があるため、Ａ／Ｄ変換前の受信信号のレベルは従来に比べて大きく変動する。すなわち、バースト信号の立上り時の振幅は、過去のバースト信号のものとは相関関係がなく全く異なる値となる。したがって、上記の特許文献１のＡＧＣ制御方式では、バースト信号の到着直後の可変利得増幅器の制御信号（つまり、フィードバック信号）は適正な値ではないため、結果的に、可変利得増幅器の後段に位置する第１のＡ／Ｄ変換器において、飽和による劣化またはＣＮＲの劣化が発生するおそれがある。特に、無線ＬＡＮのＡＰ装置などのように無線局装置に接続されている端末数が少ない場合は、ＡＰ装置における上り信号の総電力に対して１端末あたりの電力の割合が大きくなるので、バースト信号のレベル変動による飽和劣化またはＣＮＲ劣化はかなり大きくなる。【００１０】
本発明の目的は、バースト信号による受信信号の到達時間又は受信電力／受信レベルが未知である場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、電力可変手段から出力されるバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、ピーク検出手段が検出したピーク振幅に単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の端末から送信されたＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置において、Ａ／Ｄ変換器の前段又は後段で検出したバースト信号のピーク振幅と端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算して電力可変手段（可変利得増幅器）へフィードバックをかけている。これによって、無線信号受信装置に接続される端末数Ｎが増減しても、可変利得増幅器に対して常に適正なフィードバック量をかけることができる。したがって、バースト信号振幅の最大値によってＡ／Ｄ変換器の入力電力が飽和しないようにＡＧＣ制御を行うことができる。その結果、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化が起きないようにすることが可能となる。【００１３】
また、本発明によれば、単調増加関数Ｆ（Ｎ）をポアソン分布に従って適正に選ぶことにより、端末数Ｎが大きい場合でもＡ／Ｄ変換器の入力マージンを最小限にすることができる。さらに、バースト信号のトラフィックの大小に関わらず、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲ劣化が起きないようにすることができる。また、未登録な端末からの突然のバースト信号によるＡ／Ｄ変換器の入力電力の飽和を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図
【図４】図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図
【図５】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが５の場合の、バースト信号がランダムに到達するときのｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図
【図６】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベルを示す波形図
【図７】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、バースト信号がランダムに到達するときのｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図
【図８】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を受信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図
【図９】図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図
【図１０】本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図１２】図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図
【図１３】図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〈発明の概要〉
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置であって、ＡＧＣ制御回路が、受信されるバースト信号の振幅のピーク値と無線信号受信装置に接続されている端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値をフィードバック量として、可変利得増幅器に対してＡＧＣ制御を行っている。これによって、複数の端末から到来するバースト信号の大きさやタイミングが未知であっても、可変利得増幅器に対して適正にＡＧＣ制御を行うことができるので、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化を防止することが可能となる。【００１６】
次に、本発明の無線信号受信装置の具体的な実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。【００１７】
〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。まず、図２に示すＡＧＣ制御回路の構成について説明する。このＡＧＣ制御回路は、可変利得増幅器１０１、第１のＡ／Ｄ変換器１０２、レベル検出器１０３、第２のＡ／Ｄ変換器１０４、基準値１０６、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、端末数検出器１０９、デジタル復調処理部１１１及び制御信号生成部１１０を備えた構成を採る。制御信号生成部１１０は、加算器１０５、誤差演算器１０７及びＤ／Ａ変換器１１４を含む。【００１８】
可変利得増幅器１０１は、複数の端末から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変して最適レベルの電力に増幅する。第１のＡ／Ｄ変換器１０２は、可変利得増幅器１０１によって電力増幅されたバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル復調処理部１１１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２によってアナログ信号からデジタル信号に変換された複数の端末のバースト信号を、それぞれの端末ごとのバースト信号に分離する復調処理を行う。【００１９】
レベル検出器１０３は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段において、受信信号であるバースト信号の１フレームの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出する。第２のＡ／Ｄ変換器１０４は、レベル検出器１０３が検出したアナログ信号のバースト信号をデジタル信号に変換する。【００２０】
端末数検出器１０９は、無線局装置が認識している（又は、無線局装置に登録されて接続されている）端末数Ｎを検出し、この情報を格納する。Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数検出器１０９が検出した端末数Ｎに基づいて、端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。基準値１０６は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値である。【００２１】
制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５は、第２のＡ／Ｄ変換器１０４から取得したアナログのバースト信号の電力振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。誤差演算器１０７は、加算器１０５が加算したバースト信号の電力振幅と単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値を基準値１０６と比較してその差分を求める。Ｄ／Ａ変換器１１４は、誤差演算器１０７が求めた差分をデジタル信号からアナログ信号に変換して、その差分のアナログ信号が可変利得増幅器１０１のフィードバック信号となるようにする。【００２２】
つまり、制御信号生成部１１０は、レベル検出器１０３が検出したバースト信号のピーク振幅に対してＦ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値と、あらかじめ設定された基準値１０６（つまり、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値）との差分を求め、この差分を可変利得増幅器１０１へフィードバックする。【００２３】
次に、図２に示すＡＧＣ制御回路の動作の概要について説明する。無線信号受信装置が図示しない複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器１０１がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。さらに、デジタル復調処理部１１１が、複数の端末のバースト信号を端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器１０３がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が端末数検出器１０９の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。【００２４】
そして、制御信号生成部１１０が、レベル検出器１０３によって検出されたピーク振幅とＦ（Ｎ）演算器１０８によって演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の最大入力レベルに相当する基準値１０６とを比較し、その差分を制御信号（つまり、フィードバック信号）として可変利得増幅器１０１をＡＧＣ制御する。これによって、バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号振幅を飽和させないようなＡＧＣ制御を行うことができる。【００２５】
すなわち、可変利得増幅器１０１が、図示しない複数の端末から到来した受信信号（つまり、バースト信号）を増幅した後、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が、このバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。次に、このデジタル信号のバースト信号は複数の端末のバースト信号を含んでいるので、後段のデジタル復調処理部１１１によってそれぞれの端末ごとのバースト信号を個別に分離する。なお、複数の端末のバースト信号をそれぞれの端末ごとのバースト信号に分離する信号分離方法は、バースト信号の伝送方式などによって異なり様々な分離方法があるが、これらの信号分離方法の技術は公知であるのでその説明は省略する。【００２６】
可変利得増幅器１０１の利得制御は、制御信号生成部１１０からの出力信号を用いて制御される。なお、可変利得増幅器１０１の代わりに可変減衰器を用いてもよい。すなわち、レベル検出器１０３が、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段でバースト信号の振幅を検出すると、第２のＡ／Ｄ変換器１０４が、検出されたバースト信号の振幅をデジタル信号に変換する。また、端末数検出器１０９が、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎの情報を検出して格納しているので、Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数Ｎの情報に基づいて端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。【００２７】
そして、制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５が、第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号の振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。さらに、誤差演算器１０７が、加算器１０５によって加算されたバースト信号の振幅レベルと単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値１０６との差分を演算する。そして、Ｄ／Ａ変換器１１４がこの差分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、この差分がフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ送信され、可変利得増幅器１０１に対してＡＧＣ制御が行われる。なお、ここで、基準値１０６とは、使用する第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力レベルの最大値に相当するものである。【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図である。図３と図２との相違点は制御信号生成部１１０ａの構成のみである。すなわち、図３に示すように、制御信号生成部１１０ａの構成として、減算器１１２が、基準値１０６の設定レベルｆからＦ（Ｎ）演算器１０８の演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）のレベルｇを減算した値を減算値（ｆ−ｇ）とし、誤差演算器１０７が、この減算値（ｆ−ｇ）と第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号のピーク振幅との差分を演算し、演算結果の値をフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ入力するようにしてもよい。つまり、図２に示すようにバースト信号のピーク振幅に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えるのではなく、図３に示すように基準値１０６から単調増加関数Ｆ（Ｎ）を引いても、誤差演算器１０７は同じ値の差分を演算することができる。【００２９】
以上、図２又は図３のようなＡＧＣ制御回路の構成により、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段におけるバースト信号のレベルが、第１のＡ／Ｄ変換器１０２にとって最適な入力電力レベルとなるように制御を行うことができる。【００３０】
本実施形態によるＡＧＣ制御回路の構成では、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎ（つまり、無線局装置が認識している端末数Ｎ）をリアルタイムで知ることができる。すなわち、一般の無線ＬＡＮや移動通信システムにおいては、各端末が無線局装置に最初にアクセスした時点で無線局装置は新規に接続された端末の登録を行うので、無線局装置は接続されている端末数Ｎを常に把握している。そのため、無線局装置は、端末数Ｎの検出手段を新たに設けなくても、端末数Ｎをリアルタイムで知ることができる。したがって、図２又は図３に示すように、端末数Ｎの情報を常に端末数検出器１０９のメモリへ格納しておき、無線局装置に接続されている端末数Ｎが変化したときには、その都度、端末数Ｎの情報を更新するようにすれば、無線局装置は、常に、リアルタイムの端末数Ｎを知ることができる。【００３１】
以下、上記のＡＧＣ制御回路の動作について図２を用いてさらに詳しく説明する。図２において、加算器１０５、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、及び端末数検出器１０９の構成要素をなくすと、従来の最も単純なＡＧＣ制御回路となる。この一般的なＡＧＣ制御回路は、レベル検出器１０３の平均検出時間とフィードバックループの遅延時間などに起因する時定数ＴＡＧＣをもって制御される。【００３２】
図４は、図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル及び可変減衰量を示している。図４のグラフＡは、無線局装置へ入力される上りバースト信号のレベル（振幅）の時間的変化の一例を示し、時間Ｔｆはバースト信号の単位となるフレーム長さを示している。ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣは時間Ｔｆよりも充分に長いものとする。【００３３】
グラフＢは、図１に示したような従来のＡＧＣ制御回路において単純なＡＧＣ制御のみを行った場合に制御される可変減衰量（つまり、図１の可変利得増幅器１へフィードバックされる制御量）の変化傾向を示している。すなわち、バースト信号の信号レベルが大きいときは、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力信号が飽和しないように可変減衰量を大きくしている。しかし、図１に示す従来のＡＧＣ制御回路では、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣより緩やかな信号レベルの変化には追随するが、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣに比べて速い信号レベルの変動には追随することができず、その結果、入力されるバースト信号が第１のＡ／Ｄ変換器２の入力レベルの許容値を超えてしまって特性劣化が生じる。【００３４】
そこで、図４のグラフＣに示すように、端末数Ｎによって増加する単調増加関数Ｆ（Ｎ）に比例する値をグラフＢの可変減衰量に加算して、図２に示す可変利得増幅器１０１へフィードバックする制御量となるように可変減衰量を大きく設定することにより、バースト信号の信号レベルが短時間で変動しても第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号の飽和を防ぐことができる。【００３５】
すなわち、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値を大きくすれば第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号が飽和する可能性は低くなるが、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎると第１のＡ／Ｄ変換器１０２の量子雑音（ノイズ）が無視できなくなってＣＮＲ劣化を引き起こす。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は最適な値を選択する必要がある。具体的には、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上りの振幅の予測値（つまり、信号を受信している端末数の平均値）とすればよい。【００３６】
一般的に、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号の受信レベルは、信号の伝送距離や伝播環境によって変動する。そこで、ここでは各端末からの受信レベルがほぼ同じになるように、端末の送信電力制御が行われていると仮定する。その仮定に基づいて、上り信号におけるＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式では、各端末の信号が同時に到達するため、他の端末の信号が雑音となって特性劣化を引き起こさないように送信電力制御が行われるのが通常である。【００３７】
上記の仮定により、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号のレベルはほぼ一定となると考えてよい。したがって、バースト信号の立上りの信号電力は同時に重なるバースト信号の数に比例すると云える。そのため、無線局装置に接続される端末数Ｎが大きいほど、同時に到達するバースト信号の数が増える確率が高くなるため、バースト信号の立上り時の電力は、端末数Ｎに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）になると考えられる。【００３８】
次に、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性に関する設定方法について述べる。前述したように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上り振幅の予測値に比例するように決めればよい。【００３９】
まず、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第一の設定方法について述べる。無線局装置に接続される端末数がＮのとき、同時にＮ個の信号を受信する可能性を常に想定すると、バースト信号の立上りの振幅は√Ｎに比例するので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、ｂを定数として、次の式(１)のようになる。
Ｆ（Ｎ）＝ｂ・√Ｎ                                                  （１）【００４０】
これは、最も単純な単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の設定方法であるが、Ｎ個の信号が同時に来ることを常に想定しているので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎて第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンが大きすぎる設定となり、結果的に、ＣＮＲの劣化を引き起こしやすい状態となる。【００４１】
次に、このような問題を改善するための、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第二の設定方法について述べる。無線局装置に接続されているＮ個の端末のうち、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達したとき、バースト信号の電力は同時に信号が到達する端末数ｎに比例するのでバースト信号の振幅は√ｎに比例する。また、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率をＰ（ｎ）とすると、バースト信号の立上り振幅の予測値Ｆ（Ｎ）は、ｃを定数として、次の式（２）のようになる。
【数１】
2008044307.tif 000003
【００４２】
ここで、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、端末数ｎが大きくなるにつれ小さくなる関数である。このとき、無線局装置に接続されているＮ個の端末からＮ個の信号が到来することを常に想定しているわけではないので、第一の設定方法に比べて単調増加関数Ｆ（Ｎ）は小さくて済む。【００４３】
ここで、各端末からのバースト信号がランダムに到達すると仮定すると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、一般的にポアソン分布にしたがう。したがって、λ及びａを定数とすると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は次の式（３）のようになり、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は次の式（４）のようになる。
【数２】
2008044307.tif 000004
【数３】
2008044307.tif 000005
なお、定数λは、無線局装置に同時に到達する信号の数の平均値（つまり、信号を同時に送信している端末数ｎの平均値）を表しおり、ポアソン分布の形状を決定するパラメータとなるものである。【００４４】
図５は、端末数ｎの平均値λが５の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図であり、横軸に端末数ｎを示し、縦軸にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示している。また、無線局装置に接続されている端末数Ｎとバースト信号を送信している端末数ｎの関係は、Ｎ≧ｎである。【００４５】
図５から分かるように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λ＝５としたとき、実際にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが４または５のときに０．１７５で最も高く、ｎが４より小さくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。また、ｎが５より大きくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。【００４６】
つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２より大きい場合は、上り信号のトラフィックが多く複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が高いときに相当する。図６は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベル（又は端末数ｎ）を示す波形図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル（又は端末数ｎ）を示している。図６に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合（例えば、λが２より大きい場合）は、バースト信号の受信信号の波形は受信が途切れる時間の割合は少なくなっている。【００４７】
このようなとき、平均電力がλを中心に緩やかに変動するバースト信号に対しては、従来のＡＧＣ制御回路における時定数ＴＡＧＣのＡＧＣ制御ループにおいてある程度は追随できると考えられる。従って、図６に示すようなバースト信号を受信している端末数ｎの平均値λを中心とする速いレベルのバースト信号の変動のみを想定すればよい。これにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定値、すなわち、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号のマージンの設定値を大きくしなくてもよいことになる。【００４８】
したがって、上り信号のトラフィックが多く、複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が多いような場合、つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、前述の式（４）においてλが２以下の関数を利用すれば充分であると考えられる。【００４９】
図７は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図である。【００５０】
図７に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の例では、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが２または１のときに０．２７で最も高く、ｎが２より大きくなるにしたがって小さくなって行く。【００５１】
図８は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図である。なお、図８の縦軸は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）ではなく、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数であるので単調増加関数Ｆ（ｎ）としている。図８に示すように、単調増加関数Ｆ（ｎ）は、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎが１から５までは単調増加するが、端末数ｎが５以上では単調増加関数Ｆ（ｎ）はほぼ一定となることがわかる。このように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２以下の小さい場合においては、ｎが５以上のときは、単調増加関数Ｆ（ｎ）（つまり、単調増加関数Ｆ（Ｎ））を一定としてもよいことが分かる。【００５２】
なお、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２へ入力されるバースト信号の振幅の推定値であり、前述の式（４）の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値からずれたとしても、可変利得増幅器１０１を適正に制御するフィードバック信号としては大きな問題にはならない。【００５３】
そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の依存性を簡略化する方法について述べる。図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図である。つまり、図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を前述の（４）式の関数にあてはめたときの、端末数Ｎに対する単調増加関数Ｆ（Ｎ）の簡略化特性図である。図９において、Ｍを１から４までの整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、端末数Ｎが１から４までの間では端末数Ｎの１次関数で増加し、端末数Ｎが４以上では単調増加関数Ｆ（Ｎ）は一定となる関数である。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を、式（４）の代わりにこのような単純な関数にすることにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の演算器（つまり、Ｆ（Ｎ）演算器）を簡略化することができる。【００５４】
〈実施の形態２〉
図１０は、本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路が図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路と異なるところは、バースト信号の信号レベルを検出する検出手段の相違であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成であるため重複する説明は省略する。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をＡ／Ｄ変換した後、レベル検出器１０３ａが、デジタルのバースト信号のレベル検出を行って加算器１０５へ入力する。これにより、レベル検出器１０３ａにはアナログ検出手段が不要となると共に図２に示す第２のＡ／Ｄ変換器１０４が不要となる。これによって、図１０に示すように、レベル検出器１０３ａによるバースト信号のレベル検出から可変利得増幅器１０１へ制御信号を送信するＤ／Ａ変換器１１４までの破線で囲った要素を全てデジタル信号処理部１１３に置き換えることができるので、結果的に、ＡＧＣ制御回路の部品点数を大幅に削減することが可能となる。【００５５】
〈実施の形態３〉
前述の実施の形態１及び実施の形態２では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンである単調増加関数Ｆ（Ｎ）は無線局装置に登録されている端末数Ｎに基づいて算出される。したがって、未登録な端末からの信号に対する対策がなされていない。特に、無線局装置に接続される端末の数が少ない場合には、未登録な端末からのバースト信号によってＡ／Ｄ変換器の入力が飽和しやすくなるおそれがある。【００５６】
そこで、本発明の実施の形態３に係る無線信号受信装置では、上記のような課題に対する対策を行っている。つまり、前述の単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、無線局装置に接続されている端末数Ｎ＝０のときに定義されていないので、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号のマージンを定数ｄとして、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝ｄとする。さらに、無線局装置に接続されている端末数Ｎが１以上では前述の式（４）に定数ｄを加えたものをＦ（Ｎ）とすることにより、無線局装置に登録されていない端末からの到来信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和することを防ぐことができる。【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。すなわち、図１１に示す実施の形態３のＡＧＣ制御回路は、図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路に対して、推定レベル値１１５と推定レベル値加算器１１６が追加されている。【００５８】
推定レベル値（ピーク振幅推定手段）１１５は、１つの端末からのバースト信号のピーク振幅を推定する。推定レベル値加算器（ピーク振幅加算手段）１１６は、推定レベル値１１５に対応するバースト信号のピーク振幅の値を単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算する。つまり、推定レベル値加算器１１６が、１つの端末からのバースト信号の推定レベル値１１５をＦ（Ｎ）演算器１０８からの単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するように構成されている。【００５９】
つまり、加算器１０５は、レベル検出器１０３からのバースト信号レベルに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）とバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加算した値を誤差演算器１０７へ入力するため、誤差演算器１０７は、未登録な１つの端末装置からのバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加味した制御信号を可変利得増幅器１０１へフィードバックすることができる。【００６０】
図１２は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、無線局装置に登録されている端末数Ｎのみを考慮したときに単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性を図の破線で示すと、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性は図の実線のようになる。つまり、図の実線のように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は推定レベル値ｄの値だけ縦軸の方向に平行移動した特性となっている。【００６１】
ところが、バースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の実線の特性は、端末数Ｎが４以上のときはフィードバック量にマージンを持たせ過ぎであり、結果的に、ＡＧＣ制御回路のデバイスの定格を必要以上に大きくしてしまう原因となる。なお、上記の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定の代わりに、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝０として、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力最大値（つまり、基準値１０６）を一定値（ｄ）の分だけ小さく設定しても前述と同様の作用を呈する。【００６２】
次に、フィードバックのマージンの持たせ過ぎを解決する対策について説明する。図１３は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、未登録な端末のバースト信号の受信レベルは登録済みの端末のバースト信号の受信レベルと同等であると考えられるので、未登録な端末１台のバースト信号を、登録済みの端末１台のバースト信号とみなすことができる。そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋１に置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋１）とする。【００６３】
つまり、図１３に示すように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性カーブを端末数１台分だけ端末数Ｎの負の方向（つまり、図の左方）へ平行移動させる。これによって、端末数Ｎが４以上でもフィードバックにマージを持たせ過ぎるおそれはなくなる。以上のような手法により、未登録な端末のバースト信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力が飽和することを抑制することができる。【００６４】
なお、複数の未登録な端末から同時にバースト信号が到来するのは確率的に非常に低いが、このことを考慮する場合は、ａを２以上の整数としたとき、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋ａに置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋ａ）とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
今後、次世代における無線伝送システムの上りバースト信号の伝送効率向上のため、受信電力の変動が大きくなり、無線局装置のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジの拡大を必要としないようなＡＧＣ制御の必要性が益々高まってくる。そこで、本発明により、受信するバースト信号の到達時間あるいは受信電力が未知の場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号の振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することができるので、次世代の無線局装置にとって極めて有効である。
【図１】
2008044307.tif 000007
【図２】
2008044307.tif 000008
【図３】
2008044307.tif 000009
【図４】
2008044307.tif 000010
【図５】
2008044307.tif 000011
【図６】
2008044307.tif 000012
【図７】
2008044307.tif 000013
【図８】
2008044307.tif 000014
【図９】
2008044307.tif 000015
【図１０】
2008044307.tif 000016
【図１１】
2008044307.tif 000017
【図１２】
2008044307.tif 000018
【図１３】
2008044307.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月20日(2009.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号を受信したのち前記バースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、該電力可変手段から出力される前記バースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、
前記Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、前記バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によって該バースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、
前記無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、
前記端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、
前記ピーク検出手段が検出したピーク振幅に前記単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を前記電力可変手段へフィードバックする制御手段と
を備える無線信号受信装置。
【請求項２】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は前記端末数Ｎの平方根に比例する請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項３】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、
定数λ及び定数ａを設定したとき、前記端末数Ｎに対して、
【数１】
2008044307.tif 000020
の式で表される請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項４】
前記定数λは０より大きく２以下である請求項３に記載の無線信号受信装置。
【請求項５】
前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、
Ｍを２から５の整数としたとき、前記端末数Ｎが１からＭまでは単調増加し、該端末数ＮがＭ以上ではほぼ一定となる請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項６】
１つの端末装置からのバースト信号のピーク振幅を推定するピーク振幅推定手段と、
前記ピーク振幅推定手段が推定したピーク振幅の値を前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するピーク振幅加算手段とを、
さらに備える請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項７】
前記端末数検出手段が検出した端末数Ｎが端末数Ｍであるとき、
前記単調増加関数演算手段は、定数ａを正の整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を単調増加関数Ｆ（Ｍ＋ａ）として演算する請求項１に記載の無線信号受信装置。
【請求項８】
前記定数ａは１である請求項７に記載の無線信号受信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末からバースト信号を受信する無線信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第二、第三世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送の方法は主に回線交換方式であるが、音声通信以外のデータ通信の割合が増えるにしたがい、設備コストを低減させるなどの目的のためにＩＰ（Internet-Protocol）化が進展している。したがって、ＩＰ化の進展に伴い、次世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送はパケット交換方式が主流になりつつある。さらに、次世代の無線通信の伝送帯域は数百ｋＨｚから数十ＭＨｚへと帯域幅が益々増大し、上り信号は時分割多重の技術に加えて周波数多重の技術が利用されている。
【０００３】
また、移動体通信システムの基地局装置や無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）装置など、複数の端末からの上りの無線信号を受信する無線局装置の技術課題の一つとして、ＡＧＣ(Auto-Gain-Control)制御の広ダイナミックレンジ化がある。例えば、移動体通信システムにおける、各端末からの上り無線信号のレベルは、端末−無線局装置間の距離や伝送環境のばらつきのため、電力レベルで約７０〜９０ｄＢの変動が生じる。さらに、無線局装置では複数の端末からの信号が時間的に重なるため、無線局装置の受信信号のレベル変動は一層大きくなる。
【０００４】
また、上りの無線信号を受信する無線局装置では、このように複数の端末から送信された信号を受信した受信信号を一括してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換したのち、デジタル信号処理によって各端末からの信号を分離している。しかし、一般的に、Ａ／Ｄ変換器の入力のダイナミックレンジは７０ｄＢよりも狭いため、Ａ／Ｄ変換でのＣＮＲ（Carrier Noise Ratio）劣化や入力レベルの飽和による劣化が起きないように、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を行うことが必要である。このようにして、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を可変利得増幅器によって行うことをＡＧＣ制御と云っている。
【０００５】
また、上記のような上り受信方式においては、例えば、通信方式としてＴＤＭＡ(Time-Division-Multiple-Access)方式やＣＤＭＡ(Code-Divison-Multiple-Access)方式が用いられている。第二世代の移動通信システムや無線ＬＡＮなどで用いられるＴＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末からの上り信号が無線局装置において時間的に重ならないようにしている。一方、ＣＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末の信号は時間的に重なっているが、無線局装置では、それぞれの端末ごとに割り当てられた拡散符号によってそれぞれの端末ごとの信号を分離することができる。また、第三世代のＷ−ＣＤＭＡにおいては、上り伝送はＣＤＭＡ方式を用いた回線交換方式であるため、無線局装置において受信信号のレベルが急激に変動したり途切れたりすることは殆んどない。したがって、受信部のＡＧＣ制御に大きな問題はなかった。
【０００６】
一方、ＴＤＭＡ方式では、各端末から到来する受信信号はフレームまたはパケットなどと呼ばれる時間単位のバースト信号であるため、フレームの立上り／立下りのレベル変動が極めて大きい。そのため、フレームの立上り／立下りにおけるＡＧＣ制御が困難になる。言い換えると、フレームの立上り及び立下りの時間は、ＡＧＣ制御の時定数よりも非常に早いため、フレームの立上り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が大きすぎて可変利得増幅器が飽和し、フレームの立下り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が小さすぎて可変利得増幅器におけるＣＮＲが劣化するため、最適なＡＧＣ制御を行うことが困難となる。
【０００７】
このようなＡＧＣ制御の問題を解決するためのバースト信号の受信方法に関する技術として、例えば特許文献１などが知られている。図１は、従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１において、可変利得増幅器１がＲＦ（無線周波数）帯域のバースト信号を受信している間は、レベル検出器３の検出結果と基準値６との差分を誤差演算器７で演算して、可変利得増幅器１の制御端子へフィードバックすることにより、出力電力が基準値６と等しくなるようなＡＧＣ制御を行っている。これによって、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力電力が飽和するおそれはなくなる。一方、可変利得増幅器１にバースト信号が来ていない間はＡＧＣ制御は行われず、可変利得増幅器１の制御端子への制御信号は、保持回路１４が１パルス前に受信して保持しているバースト信号の信号値をそのまま使用している。また、ＡＧＣ制御のＯＮ／ＯＦＦは、バースト信号が到来するタイミング信号１５に基づいて行っている。なお、ＴＤＭＡ方式では、無線局装置は送信フレームと受信フレームが交互に時間多重されているため、受信タイミングの時間は無線局装置にとって既知であるものとする。
【特許文献１】特開平５−１３００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のようなバースト信号の受信方法は、受信信号の到来時間があらかじめわかっていることを前提としており、到着時間がわからないバースト信号の場合には上記のＡＧＣ制御を適用することができない。また、次世代の移動通信システムにおける無線通信では、信号の伝送速度が益々高くなると共にＩＰ化が進んでパケット交換方式となるため、必然的に上り信号はバースト信号となることが前提になる。このとき、各端末からのバースト信号がランダムに到着することがないように無線局装置で送信タイミングの制御を行えば、受信タイミングの時間は既知となる。
【０００９】
ところが、上り信号の伝送効率を上げるために、ＴＤＭＡ方式に加えてＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式の併用が検討されており、このような場合は、無線局装置は複数の端末からの上り信号が混ざった状態で受信する必要があるため、Ａ／Ｄ変換前の受信信号のレベルは従来に比べて大きく変動する。すなわち、バースト信号の立上り時の振幅は、過去のバースト信号のものとは相関関係がなく全く異なる値となる。したがって、上記の特許文献１のＡＧＣ制御方式では、バースト信号の到着直後の可変利得増幅器の制御信号（つまり、フィードバック信号）は適正な値ではないため、結果的に、可変利得増幅器の後段に位置する第１のＡ／Ｄ変換器において、飽和による劣化またはＣＮＲの劣化が発生するおそれがある。特に、無線ＬＡＮのＡＰ装置などのように無線局装置に接続されている端末数が少ない場合は、ＡＰ装置における上り信号の総電力に対して１端末あたりの電力の割合が大きくなるので、バースト信号のレベル変動による飽和劣化またはＣＮＲ劣化はかなり大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、バースト信号による受信信号の到達時間又は受信電力／受信レベルが未知である場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、電力可変手段から出力されるバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、
ピーク検出手段が検出したピーク振幅に単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の端末から送信されたＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置において、Ａ／Ｄ変換器の前段又は後段で検出したバースト信号のピーク振幅と端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算して電力可変手段（可変利得増幅器）へフィードバックをかけている。これによって、無線信号受信装置に接続される端末数Ｎが増減しても、可変利得増幅器に対して常に適正なフィードバック量をかけることができる。したがって、バースト信号振幅の最大値によってＡ／Ｄ変換器の入力電力が飽和しないようにＡＧＣ制御を行うことができる。その結果、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化が起きないようにすることが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、単調増加関数Ｆ（Ｎ）をポアソン分布に従って適正に選ぶことにより、端末数Ｎが大きい場合でもＡ／Ｄ変換器の入力マージンを最小限にすることができる。さらに、バースト信号のトラフィックの大小に関わらず、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲ劣化が起きないようにすることができる。また、未登録な端末からの突然のバースト信号によるＡ／Ｄ変換器の入力電力の飽和を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〈発明の概要〉
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受
信する無線信号受信装置であって、ＡＧＣ制御回路が、受信されるバースト信号の振幅のピーク値と無線信号受信装置に接続されている端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値をフィードバック量として、可変利得増幅器に対してＡＧＣ制御を行っている。これによって、複数の端末から到来するバースト信号の大きさやタイミングが未知であっても、可変利得増幅器に対して適正にＡＧＣ制御を行うことができるので、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化を防止することが可能となる。
【００１５】
次に、本発明の無線信号受信装置の具体的な実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００１６】
〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。まず、図２に示すＡＧＣ制御回路の構成について説明する。このＡＧＣ制御回路は、可変利得増幅器１０１、第１のＡ／Ｄ変換器１０２、レベル検出器１０３、第２のＡ／Ｄ変換器１０４、基準値１０６、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、端末数検出器１０９、デジタル復調処理部１１１及び制御信号生成部１１０を備えた構成を採る。制御信号生成部１１０は、加算器１０５、誤差演算器１０７及びＤ／Ａ変換器１１４を含む。
【００１７】
可変利得増幅器１０１は、複数の端末から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変して最適レベルの電力に増幅する。第１のＡ／Ｄ変換器１０２は、可変利得増幅器１０１によって電力増幅されたバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル復調処理部１１１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２によってアナログ信号からデジタル信号に変換された複数の端末のバースト信号を、それぞれの端末ごとのバースト信号に分離する復調処理を行う。
【００１８】
レベル検出器１０３は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段において、受信信号であるバースト信号の１フレームの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出する。第２のＡ／Ｄ変換器１０４は、レベル検出器１０３が検出したアナログ信号のバースト信号をデジタル信号に変換する。
【００１９】
端末数検出器１０９は、無線局装置が認識している（又は、無線局装置に登録されて接続されている）端末数Ｎを検出し、この情報を格納する。Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数検出器１０９が検出した端末数Ｎに基づいて、端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。基準値１０６は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値である。
【００２０】
制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５は、第２のＡ／Ｄ変換器１０４から取得したアナログのバースト信号の電力振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。誤差演算器１０７は、加算器１０５が加算したバースト信号の電力振幅と単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値を基準値１０６と比較してその差分を求める。Ｄ／Ａ変換器１１４は、誤差演算器１０７が求めた差分をデジタル信号からアナログ信号に変換して、その差分のアナログ信号が可変利得増幅器１０１のフィードバック信号となるようにする。
【００２１】
つまり、制御信号生成部１１０は、レベル検出器１０３が検出したバースト信号のピーク振幅に対してＦ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値と、あらかじめ設定された基準値１０６（つまり、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値）との差分を求め、この差分を可変利得増幅器１０１へフィードバックする。
【００２２】
次に、図２に示すＡＧＣ制御回路の動作の概要について説明する。無線信号受信装置が図示しない複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器１０１がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。さらに、デジタル復調処理部１１１が、複数の端末のバースト信号を端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器１０３がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が端末数検出器１０９の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
【００２３】
そして、制御信号生成部１１０が、レベル検出器１０３によって検出されたピーク振幅とＦ（Ｎ）演算器１０８によって演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の最大入力レベルに相当する基準値１０６とを比較し、その差分を制御信号（つまり、フィードバック信号）として可変利得増幅器１０１をＡＧＣ制御する。これによって、バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号振幅を飽和させないようなＡＧＣ制御を行うことができる。
【００２４】
すなわち、可変利得増幅器１０１が、図示しない複数の端末から到来した受信信号（つまり、バースト信号）を増幅した後、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が、このバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。次に、このデジタル信号のバースト信号は複数の端末のバースト信号を含んでいるので、後段のデジタル復調処理部１１１によってそれぞれの端末ごとのバースト信号を個別に分離する。なお、複数の端末のバースト信号をそれぞれの端末ごとのバースト信号に分離する信号分離方法は、バースト信号の伝送方式などによって異なり様々な分離方法があるが、これらの信号分離方法の技術は公知であるのでその説明は省略する。
【００２５】
可変利得増幅器１０１の利得制御は、制御信号生成部１１０からの出力信号を用いて制御される。なお、可変利得増幅器１０１の代わりに可変減衰器を用いてもよい。すなわち、レベル検出器１０３が、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段でバースト信号の振幅を検出すると、第２のＡ／Ｄ変換器１０４が、検出されたバースト信号の振幅をデジタル信号に変換する。また、端末数検出器１０９が、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎの情報を検出して格納しているので、Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数Ｎの情報に基づいて端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
【００２６】
そして、制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５が、第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号の振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。さらに、誤差演算器１０７が、加算器１０５によって加算されたバースト信号の振幅レベルと単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値１０６との差分を演算する。そして、Ｄ／Ａ変換器１１４がこの差分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、この差分がフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ送信され、可変利得増幅器１０１に対してＡＧＣ制御が行われる。なお、ここで、基準値１０６とは、使用する第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力レベルの最大値に相当するものである。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図である。図３と図２との相違点は制御信号生成部１１０ａの構成のみである。すなわち、図３に示すように、制御信号生成部１１０ａの構成として、減算器１１２が、基準値１０６の設定レベルｆからＦ（Ｎ）演算器１０８の演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）のレベルｇを減算した値を減算値（ｆ−ｇ）とし、誤差演算器１０７が、この減算値（ｆ−ｇ）と第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号のピーク振幅との差分を演算し、演算結果の値をフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ入力するようにしてもよい。つまり、図２に示すようにバースト信号のピーク振幅に単調増加関
数Ｆ（Ｎ）を加えるのではなく、図３に示すように基準値１０６から単調増加関数Ｆ（Ｎ）を引いても、誤差演算器１０７は同じ値の差分を演算することができる。
【００２８】
以上、図２又は図３のようなＡＧＣ制御回路の構成により、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段におけるバースト信号のレベルが、第１のＡ／Ｄ変換器１０２にとって最適な入力電力レベルとなるように制御を行うことができる。
【００２９】
本実施形態によるＡＧＣ制御回路の構成では、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎ（つまり、無線局装置が認識している端末数Ｎ）をリアルタイムで知ることができる。すなわち、一般の無線ＬＡＮや移動通信システムにおいては、各端末が無線局装置に最初にアクセスした時点で無線局装置は新規に接続された端末の登録を行うので、無線局装置は接続されている端末数Ｎを常に把握している。そのため、無線局装置は、端末数Ｎの検出手段を新たに設けなくても、端末数Ｎをリアルタイムで知ることができる。したがって、図２又は図３に示すように、端末数Ｎの情報を常に端末数検出器１０９のメモリへ格納しておき、無線局装置に接続されている端末数Ｎが変化したときには、その都度、端末数Ｎの情報を更新するようにすれば、無線局装置は、常に、リアルタイムの端末数Ｎを知ることができる。
【００３０】
以下、上記のＡＧＣ制御回路の動作について図２を用いてさらに詳しく説明する。図２において、加算器１０５、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、及び端末数検出器１０９の構成要素をなくすと、従来の最も単純なＡＧＣ制御回路となる。この一般的なＡＧＣ制御回路は、レベル検出器１０３の平均検出時間とフィードバックループの遅延時間などに起因する時定数ＴＡＧＣをもって制御される。
【００３１】
図４は、図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル及び可変減衰量を示している。図４のグラフＡは、無線局装置へ入力される上りバースト信号のレベル（振幅）の時間的変化の一例を示し、時間Ｔｆはバースト信号の単位となるフレーム長さを示している。ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣは時間Ｔｆよりも充分に長いものとする。
【００３２】
グラフＢは、図１に示したような従来のＡＧＣ制御回路において単純なＡＧＣ制御のみを行った場合に制御される可変減衰量（つまり、図１の可変利得増幅器１へフィードバックされる制御量）の変化傾向を示している。すなわち、バースト信号の信号レベルが大きいときは、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力信号が飽和しないように可変減衰量を大きくしている。しかし、図１に示す従来のＡＧＣ制御回路では、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣより緩やかな信号レベルの変化には追随するが、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣに比べて速い信号レベルの変動には追随することができず、その結果、入力されるバースト信号が第１のＡ／Ｄ変換器２の入力レベルの許容値を超えてしまって特性劣化が生じる。
【００３３】
そこで、図４のグラフＣに示すように、端末数Ｎによって増加する単調増加関数Ｆ（Ｎ）に比例する値をグラフＢの可変減衰量に加算して、図２に示す可変利得増幅器１０１へフィードバックする制御量となるように可変減衰量を大きく設定することにより、バースト信号の信号レベルが短時間で変動しても第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号の飽和を防ぐことができる。
【００３４】
すなわち、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値を大きくすれば第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号が飽和する可能性は低くなるが、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎると第１のＡ／Ｄ変換器１０２の量子雑音（ノイズ）が無視できなくなってＣＮＲ劣化を引き起こす。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は最適な値を選択する必要がある。具体的には、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上りの振幅の予測値（つまり、信号を受信している
端末数の平均値）とすればよい。
【００３５】
一般的に、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号の受信レベルは、信号の伝送距離や伝播環境によって変動する。そこで、ここでは各端末からの受信レベルがほぼ同じになるように、端末の送信電力制御が行われていると仮定する。その仮定に基づいて、上り信号におけるＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式では、各端末の信号が同時に到達するため、他の端末の信号が雑音となって特性劣化を引き起こさないように送信電力制御が行われるのが通常である。
【００３６】
上記の仮定により、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号のレベルはほぼ一定となると考えてよい。したがって、バースト信号の立上りの信号電力は同時に重なるバースト信号の数に比例すると云える。そのため、無線局装置に接続される端末数Ｎが大きいほど、同時に到達するバースト信号の数が増える確率が高くなるため、バースト信号の立上り時の電力は、端末数Ｎに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）になると考えられる。
【００３７】
次に、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性に関する設定方法について述べる。前述したように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上り振幅の予測値に比例するように決めればよい。
【００３８】
まず、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第一の設定方法について述べる。無線局装置に接続される端末数がＮのとき、同時にＮ個の信号を受信する可能性を常に想定すると、バースト信号の立上りの振幅は√Ｎに比例するので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、ｂを定数として、次の式(１)のようになる。
Ｆ（Ｎ）＝ｂ・√Ｎ                                                  （１）
【００３９】
これは、最も単純な単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の設定方法であるが、Ｎ個の信号が同時に来ることを常に想定しているので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎて第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンが大きすぎる設定となり、結果的に、ＣＮＲの劣化を引き起こしやすい状態となる。
【００４０】
次に、このような問題を改善するための、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第二の設定方法について述べる。無線局装置に接続されているＮ個の端末のうち、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達したとき、バースト信号の電力は同時に信号が到達する端末数ｎに比例するのでバースト信号の振幅は√ｎに比例する。また、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率をＰ（ｎ）とすると、バースト信号の立上り振幅の予測値Ｆ（Ｎ）は、ｃを定数として、次の式（２）のようになる。
【数１】
2008044307.tif 000021
【００４１】
ここで、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、端末数ｎが大きくなるにつれ小さくなる関数である。このとき、無線局装置に接続されているＮ個の端末からＮ個の信号が到来することを常に想定しているわけではないので、第一の設定方法に比べて単調増加関数Ｆ（Ｎ）は小さくて済む。
【００４２】
ここで、各端末からのバースト信号がランダムに到達すると仮定すると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、一般的にポアソン分布にしたがう。したがって、λ及びａを定数とすると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率
Ｐ（ｎ）は次の式（３）のようになり、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は次の式（４）のようになる。
【数２】
2008044307.tif 000022
【数３】
2008044307.tif 000023
なお、定数λは、無線局装置に同時に到達する信号の数の平均値（つまり、信号を同時に送信している端末数ｎの平均値）を表しおり、ポアソン分布の形状を決定するパラメータとなるものである。
【００４３】
図５は、端末数ｎの平均値λが５の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図であり、横軸に端末数ｎを示し、縦軸にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示している。また、無線局装置に接続されている端末数Ｎとバースト信号を送信している端末数ｎの関係は、Ｎ≧ｎである。
【００４４】
図５から分かるように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λ＝５としたとき、実際にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが４または５のときに０．１７５で最も高く、ｎが４より小さくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。また、ｎが５より大きくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。
【００４５】
つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２より大きい場合は、上り信号のトラフィックが多く複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が高いときに相当する。図６は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベル（又は端末数ｎ）を示す波形図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル（又は端末数ｎ）を示している。図６に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合（例えば、λが２より大きい場合）は、バースト信号の受信信号の波形は受信が途切れる時間の割合は少なくなっている。
【００４６】
このようなとき、平均電力がλを中心に緩やかに変動するバースト信号に対しては、従来のＡＧＣ制御回路における時定数ＴＡＧＣのＡＧＣ制御ループにおいてある程度は追随できると考えられる。従って、図６に示すようなバースト信号を受信している端末数ｎの平均値λを中心とする速いレベルのバースト信号の変動のみを想定すればよい。これにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定値、すなわち、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号のマージンの設定値を大きくしなくてもよいことになる。
【００４７】
したがって、上り信号のトラフィックが多く、複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が多いような場合、つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、前述の式（４）においてλが２以下の関数を利用すれば充分であると考えられる。
【００４８】
図７は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図である。
【００４９】
図７に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の例では、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが２または１のときに０．２７で最も高く、ｎが２より大きくなるにしたがって小さくなって行く。
【００５０】
図８は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図である。なお、図８の縦軸は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）ではなく、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数であるので単調増加関数Ｆ（ｎ）としている。図８に示すように、単調増加関数Ｆ（ｎ）は、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎが１から５までは単調増加するが、端末数ｎが５以上では単調増加関数Ｆ（ｎ）はほぼ一定となることがわかる。このように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２以下の小さい場合においては、ｎが５以上のときは、単調増加関数Ｆ（ｎ）（つまり、単調増加関数Ｆ（Ｎ））を一定としてもよいことが分かる。
【００５１】
なお、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２へ入力されるバースト信号の振幅の推定値であり、前述の式（４）の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値からずれたとしても、可変利得増幅器１０１を適正に制御するフィードバック信号としては大きな問題にはならない。
【００５２】
そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の依存性を簡略化する方法について述べる。図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図である。つまり、図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を前述の（４）式の関数にあてはめたときの、端末数Ｎに対する単調増加関数Ｆ（Ｎ）の簡略化特性図である。図９において、Ｍを１から４までの整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、端末数Ｎが１から４までの間では端末数Ｎの１次関数で増加し、端末数Ｎが４以上では単調増加関数Ｆ（Ｎ）は一定となる関数である。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を、式（４）の代わりにこのような単純な関数にすることにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の演算器（つまり、Ｆ（Ｎ）演算器）を簡略化することができる。
【００５３】
〈実施の形態２〉
図１０は、本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路が図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路と異なるところは、バースト信号の信号レベルを検出する検出手段の相違であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成であるため重複する説明は省略する。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をＡ／Ｄ変換した後、レベル検出器１０３ａが、デジタルのバースト信号のレベル検出を行って加算器１０５へ入力する。これにより、レベル検出器１０３ａにはアナログ検出手段が不要となると共に図２に示す第２のＡ／Ｄ変換器１０４が不要となる。これによって、図１０に示すように、レベル検出器１０３ａによるバースト信号のレベル検出から可変利得増幅器１０１へ制御信号を送信するＤ／Ａ変換器１１４までの破線で囲った要素を全てデジタル信号処理部１１３に置き換えることができるので、結果的に、ＡＧＣ制御回路の部品点数を大幅に削減することが可能となる。
【００５４】
〈実施の形態３〉
前述の実施の形態１及び実施の形態２では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンである単調増加関数Ｆ（Ｎ）は無線局装置に登録されている端末数Ｎに基づいて算出される。したがって、未登録な端末からの信号に対する対策がなされていない。特に、無線局装置に接続される端末の数が少ない場合には、未登録な端末からのバースト信号によってＡ／Ｄ変換器の入力が飽和しやすくなるおそれがある。
【００５５】
そこで、本発明の実施の形態３に係る無線信号受信装置では、上記のような課題に対する対策を行っている。つまり、前述の単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、無線局装置に接続されている端末数Ｎ＝０のときに定義されていないので、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号のマージンを定数ｄとして、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝ｄとする。さらに、無線局装置に接続されている端末数Ｎが１以上では前述の式（４）に定数ｄを加えたものをＦ（Ｎ）とすることにより、無線局装置に登録されていない端末からの到来信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和することを防ぐことができる。
【００５６】
図１１は、本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。すなわち、図１１に示す実施の形態３のＡＧＣ制御回路は、図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路に対して、推定レベル値１１５と推定レベル値加算器１１６が追加されている。
【００５７】
推定レベル値（ピーク振幅推定手段）１１５は、１つの端末からのバースト信号のピーク振幅を推定する。推定レベル値加算器（ピーク振幅加算手段）１１６は、推定レベル値１１５に対応するバースト信号のピーク振幅の値を単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算する。つまり、推定レベル値加算器１１６が、１つの端末からのバースト信号の推定レベル値１１５をＦ（Ｎ）演算器１０８からの単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するように構成されている。
【００５８】
つまり、加算器１０５は、レベル検出器１０３からのバースト信号レベルに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）とバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加算した値を誤差演算器１０７へ入力するため、誤差演算器１０７は、未登録な１つの端末装置からのバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加味した制御信号を可変利得増幅器１０１へフィードバックすることができる。
【００５９】
図１２は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、無線局装置に登録されている端末数Ｎのみを考慮したときに単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性を図の破線で示すと、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性は図の実線のようになる。つまり、図の実線のように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は推定レベル値ｄの値だけ縦軸の方向に平行移動した特性となっている。
【００６０】
ところが、バースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の実線の特性は、端末数Ｎが４以上のときはフィードバック量にマージンを持たせ過ぎであり、結果的に、ＡＧＣ制御回路のデバイスの定格を必要以上に大きくしてしまう原因となる。なお、上記の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定の代わりに、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝０として、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力最大値（つまり、基準値１０６）を一定値（ｄ）の分だけ小さく設定しても前述と同様の作用を呈する。
【００６１】
次に、フィードバックのマージンの持たせ過ぎを解決する対策について説明する。図１３は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、未登録な端末のバースト信号の受信レベルは登録済みの端末のバースト信号の受信レベルと同等であると考えられるので、未登録な端末１台のバースト信号を、登録済みの端末１台のバースト信号とみなすことができる。そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋１に置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋１）とする。
【００６２】
つまり、図１３に示すように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性カーブを端末数１台分だけ端末数Ｎの負の方向（つまり、図の左方）へ平行移動させる。これによって、端末数Ｎが４以上でもフィードバックにマージを持たせ過ぎるおそれはなくなる。以上のような手法により、未登録な端末のバースト信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力が飽和することを抑制することができる。
【００６３】
なお、複数の未登録な端末から同時にバースト信号が到来するのは確率的に非常に低いが、このことを考慮する場合は、ａを２以上の整数としたとき、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋ａに置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋ａ）とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
今後、次世代における無線伝送システムの上りバースト信号の伝送効率向上のため、受信電力の変動が大きくなり、無線局装置のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジの拡大を必要としないようなＡＧＣ制御の必要性が益々高まってくる。そこで、本発明により、受信するバースト信号の到達時間あるいは受信電力が未知の場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号の振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することができるので、次世代の無線局装置にとって極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図
【図４】図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図
【図５】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが５の場合の、バースト信号がランダムに到達するときのｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図
【図６】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベルを示す波形図
【図７】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、バースト信号がランダムに到達するときのｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図
【図８】バースト信号を受信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を受信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図
【図９】図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図
【図１０】本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図
【図１２】図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図
【図１３】図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008044307.tif 000024
【図２】
2008044307.tif 000025
【図３】
2008044307.tif 000026
【図４】
2008044307.tif 000027
【図５】
2008044307.tif 000028
【図６】
2008044307.tif 000029
【図７】
2008044307.tif 000030
【図８】
2008044307.tif 000031
【図９】
2008044307.tif 000032
【図１０】
2008044307.tif 000033
【図１１】
2008044307.tif 000034
【図１２】
2008044307.tif 000035
【図１３】
2008044307.tif 000036
【国際調査報告】
2008044307.tif 000037
2008044307.tif 000038
2008044307.tif 000039
2008044307.tif 000040