(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるＩＦ帯のＯＦＤＭ帯(Orthogonal frequency
division multiplexing)のアナログ信号を増幅する利得制御アンプと、この利得制御アンプで増幅された信号を準同期検波してベースバンド信号に変換する準同期検波器とこのベースバンド信号をＯＦＤＭディジタル信号に変換するＡＤ変換器とを備えたアナログ制御部と、前記ＡＤ変換器で変換されたＯＦＤＭディジタル信号を入力し利得制御を行ってディジタルＯＦＤＭ変調波を復調するディジタル制御部とを備え、
前記アナログ制御部は、
入力されるアナログ信号レベルを検出する手段と、この検出する手段の検出結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるか否かを判定する手段と、この判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音ではないときには当該アナログ信号レベルの平均値に基づき前記利得制御アンプの増幅利得を調整する手段と、前記判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるときにはその雑音レベルの平均値に基づき前記判定する手段の判定閾値を更新する手段とを備え、
前記判定する手段は、前記検出する手段の検出結果にしたがって当該アナログ信号レベルの移動平均を算出する手段と、この算出する手段の算出結果と前記判定閾値とを比較する手段と、この比較する手段の比較結果にしたがって当該アナログ信号の移動平均が前記判定閾値を上回ったときには当該アナログ信号を雑音ではないと判定する手段とを含み、
前記ディジタル制御部は、ＯＦＤＭディジタル信号に含まれる所定の信号パターンと基準となる既知の信号パターンとの相関をとる手段と、この相関をとる手段により得られた前記所定の信号パターンと前記基準となる既知の信号パターンとの相関レベルにしたがって当該ディジタル信号の増幅利得を調整する手段とを備え、
前記利得制御アンプの増幅利得を調整する手段は、前記利得制御アンプの制御値を前記ディジタル制御部の復調出力としてバースト信号の終了が出力されたときは最小ゲインになるように設定する
ことを特徴とする自動利得調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信に利用する。特に、ＯＦＤＭバースト信号を受信する装置における自動利得調整技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体ディジタル音声放送や地上ディジタルテレビ放送では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術を用いた伝送方式が用いられている。ＯＦＤＭは、複数のディジタル変調波を加え合わせたマルチキャリア変調方式の一つであり、データを多数のキャリアに分散して送るため、一つのシンボルの継続時間が長いことと、時間軸でガードインターバルを付加していることによりマルチパス環境下でも特性の劣化が少ない、適切な誤り訂正符号と周波数軸上でのインタリーブとを組み合わせることにより周波数選択性フェージングに強い、信号波形がランダム雑音に近いため、他のサービスに妨害を与えにくく受けにくい、帯域利用効率が比較的よいなどの特徴を有する。これらの特徴を生かして、無線ＬＡＮなどのデータ伝送にも用いられるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＯＦＤＭ通信では、無線ＬＡＮなどのデータ伝送に、バースト信号による送受信が行われる。ＯＦＤＭバースト信号を受信するためには、バースト信号の先頭に付加される利得制御用シンボルとシンボル同期用シンボルとで構成されるプリアンブル区間で利得制御およびＯＦＤＭシンボルの同期を確立する必要がある。ＯＦＤＭシンボル同期を確立する方法として、同期用シンボルの繰り返しを自己遅延相関によって検出する場合に、同期用シンボルの前に受信信号が一定レベルに収束していなければならず、利得制御用シンボル区間内での高速な利得制御が要求される。
【０００４】
本発明は、このような背景に行われたものであって、ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高速な利得制御を行うことができる自動利得調整装置を提供することを目的とする。本発明は、高精度の利得制御を行うことができる自動利得調整装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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、バースト信号検出を契機として、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）で検出された受信レベルに応じてアナログ利得制御アンプを制御することにより高速な利得制御を実現し、ＯＦＤＭシンボル同期のために算出されるサンプリングされた受信信号の相関値を用いてディジタル信号処理によって高精度な利得制御を併せて実現することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、本発明は、自動利得調整装置であって、本発明の特徴とするところは、ＩＦ帯のＯＦＤＭアナログ信号レベルを検出する手段と、この検出する手段の検出結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるか否かを判定する手段と、この判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音ではないときには当該アナログ信号レベルの平均値に基づき当該アナログ信号の増幅利得を調整する手段と、前記判定する手段の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるときにはその雑音レベルの平均値に基づき前記判定する手段の判定閾値を更新する手段とを備え、前記判定する手段は、前記検出する手段の検出結果にしたがって当該アナログ信号レベルの移動平均を算出する手段と、この算出する手段の算出結果と前記判定閾値とを比較する手段と、この比較する手段の比較結果にしたがって当該アナログ信号の移動平均が前記判定閾値を上回ったときには当該アナログ信号を雑音ではないと判定する手段とを含むところにある。
【０００７】
さらに、ＯＦＤＭディジタル信号に含まれる所定の信号パターンと基準となる既知の信号パターンとの相関をとる手段と、この相関をとる手段により得られた前記所定の信号パターンと前記基準となる既知の信号パターンとの相関レベルにしたがって当該ディジタル信号の増幅利得を調整する手段とを備えることが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第一実施例）
本発明実施例の構成について図１および図２を参照して説明する。図１は本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブロック構成図である。図２は本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制御部の要部ブロック構成図である。
【０００９】
本発明第一実施例の自動利得調整装置は、図１に示すアナログ制御部２０と図２に示すディジタル制御部２１とから構成される。アナログ制御部２０は、図１に示すように、ＩＦ帯のＯＦＤＭアナログ信号レベルを検出する手段であるＲＳＳＩ１と、このＲＳＳＩ１の検出結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるか否かを判定する手段であるバースト信号検出部３と、このバースト信号検出部３の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音ではないときには当該アナログ信号レベルの平均値に基づき当該アナログ信号の増幅利得を調整する手段であるアナログ自動利得制御部８と、バースト信号検出部３の判定結果にしたがって当該アナログ信号が雑音であるときにはその雑音レベルの平均値に基づきバースト信号検出部３の判定閾値を更新する手段である雑音レベル測定部６とを備え、バースト信号検出部３は、ＲＳＳＩ１の検出結果にしたがって当該アナログ信号レベルの移動平均を算出する手段と、この算出する手段の算出結果と前記判定閾値とを比較する手段と、この比較する手段の比較結果にしたがって当該アナログ信号の移動平均が前記判定閾値を上回ったときには当該アナログ信号を雑音ではないと判定する手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
当該アナログ信号は、準同期検波器９により準同期検波され、さらに、ＡＤ変換器１０によりディジタル信号に変換される。
【００１１】
ディジタル制御部２１は、図２に示すように、当該ディジタル信号に含まれる所定の信号パターンを検出するために当該ディジタル信号と基準となる既知の信号パターンとの相関をとる手段または当該ディジタル信号に含まれる２つの連続した所定の信号パターンを検出するために当該ディジタル信号と所定の信号パターン長だけ遅延された当該ディジタル信号との自己相関をとる手段である相関器１１と、この相関器１１により得られた前記所定の信号パターンと前記基準となる既知の信号パターンとの相関レベルにしたがって当該ディジタル信号の増幅利得を調整する手段であるディジタル自動利得制御部１３とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、アナログ制御部２０は、図１に示すように、ＩＦ帯信号の受信レベル検出信号を出力するＲＳＳＩ１と、ＲＳＳＩ１が出力する受信信号レベル検出信号をアナログ／ディジタル変換するＡＤ変換器２と、ＡＤ変換器２の出力からバースト信号の有無を検出するバースト信号検出部３と、バースト信号検出部３でバースト信号が受信されていないと判断された場合にＡＤ変換器２の出力を平均して雑音レベルを測定する雑音レベル測定部６と、バースト信号検出部３でバースト信号が受信されたと判断された場合にＡＤ変換器２の出力から信号レベルの測定を行う信号レベル測定部５と、信号レベル測定部５で測定された信号レベルから利得制御アンプ７を制御するアナログ自動利得制御部８と、受信ＩＦ帯信号の利得を制御する利得制御アンプ７と、利得制御された受信ＩＦ信号を準同期検波する準同期検波器９と、準同期検波された信号をアナログ／ディジタル変換するＡＤ変換器１０を備えている。
【００１３】
ディジタル制御部２１は、図２に示すように、ディジタル信号に変換された準同期検波信号から自己または相互相関値を算出する相関器１１と、相関器１１の出力信号から尖頭値を検出しそのタイミングをＯＦＤＭシンボルタイミングとしＯＦＤＭ復調器１５を制御するＯＦＤＭシンボル同期検出部１２と、ＯＦＤＭシンボル同期検出部１２において検出された相関器１１の出力信号の尖頭値からアナログ制御部２０での利得の誤差を検出するディジタル自動利得制御部１３と、前記利得の誤差を補正するディジタルアンプ１４と、ディジタルＯＦＤＭ変調波を復調するＯＦＤＭ復調器１５を備えている。
【００１４】
次に、本発明第一実施例の自動利得調整装置の動作を説明する。図３はＯＦＤＭバースト信号の信号フォーマットを示す図である。ＯＦＤＭ変調波は、複数の変調波（サブキャリア）を多重しているため、データパターンによって受信信号レベルが安定しない場合があるが、図３におけるＡＧＣシンボルは、振幅がほぼ一定でレベル検出に適したパターンが用いられる。
【００１５】
ＯＦＤＭバースト信号を受信するとき、ＯＦＤＭシンボルのタイミングを正しく検出し、シンボル同期を確立することが受信特性に大きく影響を及ぼす。図３におけるＯＦＤＭシンボル同期のための同期シンボルを正しく検出するために、図３におけるＡＧＣシンボル区間内に受信レベルを安定させておく必要がある。このため、ＡＧＣシンボル区間内で受信信号レベルが同期シンボルを検出するのに充分安定でかつ高速な利得の制御が行われなければならない。また、後段のＯＦＤＭ復調部では、受信信号誤りが発生しないようなより高精度な利得の制御が行われなければならない。
【００１６】
図１に示すように、受信されたＩＦ帯の信号レベルをＲＳＳＩ１によって検出し、検出されたレベルに対応した信号をＡＤ変換器２によってディジタル信号に変換する。バースト信号検出部３において、ディジタル変換されたＲＳＳＩ１の出力信号の移動平均を算出し、雑音レベル測定部６で測定された雑音レベルから算出された信号検出レベルを超えたか否かの判定が行われる。雑音レベル測定部６では、バースト信号検出部３によって信号が検出されていない場合には、ディジタル変換されたＲＳＳＩ１の出力信号の平均値を算出し雑音レベルとする。初期動作時は、雑音レベルを最大値に設定することによってバースト信号検出部３で信号検出されないため雑音レベル測定部６において雑音レベルが測定される。また、信号が検出されていない場合は常に雑音レベルが測定され、一定時間おきに更新されるように動作する。バースト信号検出部３での信号検出を高速にするために、バースト信号検出部３における信号検出の判定に用いられる信号検出レベルは、雑音レベル測定部６で測定された雑音レベルをもとに特性劣化を及ぼす誤検出または不検出の確率が最も低い最適値に設定する。
【００１７】
図４はアナログ制御部２０の動作を説明するためのタイミング図である。バースト信号検出部３でＲＳＳＩ信号の移動平均値が信号検出レベルを超えると、信号レベル測定部５においてＲＳＳＩ出力の平均値の算出が開始され、雑音レベル測定部６における雑音レベル測定が中断する。信号レベル測定部５において一定時間平均化されたＲＳＳＩの出力値をもとに、アナログ自動利得制御部８は利得制御アンプ７の制御値を出力する。
【００１８】
信号レベル測定部５におけるＲＳＳＩの出力値を平均化する時間は、利得制御アンプ７の出力の応答が同期シンボルの先頭よりも前に収束するように設定する。利得制御アンプ７の制御値は、検出されたバースト信号を受信している間は保持され、ＯＦＤＭ復調器１５においてバースト信号の終了が確認されると初期値に設定される。初期値を利得制御アンプの最小ゲインとなるような制御値を設定することで、後段の相関器１１の出力は十分小さい値となり、バースト信号が受信されていない間はＯＦＤＭシンボル同期検出部１２での誤検出が発生しない。利得制御アンプ７の出力信号は局部発振器を備えた準同期検波器９でＩＦ帯からベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド信号に変換された受信信号はＡＤ変換器１０によってサンプリングされディジタル信号に変換される。
【００１９】
ディジタル信号に変換された受信信号は相関器１１に入力され、相関器１１は図３（ａ）のフレーム・フォーマットを有する受信信号の場合には、あらかじめ用意された同期シンボルパターンとの相関値を、また、図３（ｂ）のフレーム・フォーマットを有する受信信号の場合には、同期シンボル長だけ遅延した信号との相関値を算出する。
【００２０】
相関値が最大となるタイミングで同期シンボルが検出されたと判断され、そのタイミングがＯＦＤＭシンボル同期タイミングとなる。図５はＯＦＤＭシンボル同期検出部１２の動作を説明するための図である。ＯＦＤＭシンボル同期検出部１２では、相関器１１の出力値の尖頭値を検出し、そのタイミングをＯＦＤＭシンボルタイミングとしてＯＦＤＭ復調器１５を制御する。また、検出された尖頭値は既知のパターンの相関値であるので、利得制御アンプ７の出力信号のレベルを容易に算出することができ、算出されたレベルに応じてディジタルアンプ１４の制御値を出力し、アナログ制御部２０での利得誤差を補正する。
【００２１】
これにより、ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高速な利得制御が可能である。その理由は、本発明がバースト信号検出を契機に利得制御を行っているものであるが、ＲＳＳＩを用いることによって高速なバースト信号検出および信号レベル検出を実現できるからである。
【００２２】
さらに、受信信号を誤って復調および復号する可能性がある利得制御アンプの固体差や温度特性などによって生じた利得誤差の補正を簡易な回路で実現することが可能である。その理由は、ＯＦＤＭシンボル同期検出に用いられる相関器１１の出力値から、アナログ信号の利得制御アンプ７での利得誤差を容易に算出することができ、ディジタル信号処理により簡易な回路で高精度な制御が可能であるからである。また、変調波の多重波であるＯＦＤＭ変調波受信信号の場合には、受信信号レベルがデータパターンによってばらつくため、既知のパターンから受信レベルを算出することにより高精度な利得制御が実現できる。
【００２３】
（第二実施例）
本発明第二実施例を図６および図７を参照して説明する。図６および図７は本発明第二実施例の自動利得調整装置の要部ブロック構成図である。
【００２４】
本発明第二実施例の自動利得調整装置は、図６に示すアナログ制御部８０と図７に示すディジタル制御部８１とから構成される。アナログ制御部８０は、図６に示すように、利得制御アンプ６４を制御して高速な利得制御を得る。ＲＳＳＩ５１では、ＩＦ帯受信信号の受信レベルを検出して受信レベル強度に応じた電圧を出力し、この電圧をＡＤ変換器５２によりサンプリングクロック５３の周期でサンプリングしてディジタル信号に変換する。ディジタル信号に変換されたＲＳＳＩ信号は積算器５４で一定時間積算されて移動平均値が出力される。判定器５５では、前記移動平均値と雑音レベル測定部で測定された雑音レベルを元に設定された信号検出閾値とを比較し、前記移動平均値が信号検出閾値を超えた場合には、信号検出状態を示すステータス信号を出力する。
【００２５】
信号検出状態になると雑音レベル測定部のゲート５７が閉じて雑音レベル測定を中断する。バースト信号検出部において信号が検出されていない状態では、雑音レベル測定部のゲート５７が開いて積算器６０に信号レベル測定部の積算器５４の出力が供給され、カウンタ５８にサンプリングクロック５３が供給され、雑音レベルが十分に安定して得られるように信号レベル測定部で積算されたＲＳＳＩ信号をさらに平均化する。
【００２６】
カウンタ５８で所定の積算時間に到達するとフリップフロップ５９の値が積算器６０の出力値に更新される。ここで、プリップフロップ５９の初期値を最大値に設定しておくことで、初期状態によるバースト信号の誤検出の発生を防ぐことができる。
【００２７】
バースト信号検出部の判定器５５がバースト信号を検出すると、バースト検出状態を示すステータス信号が遅延器５６に入力されて信号レベルの測定時間だけ遅延される。遅延器５６で遅延された信号検出ステータス信号の検出状態への変化点における信号レベル測定部の積算器５４の出力値を読み出しアドレスとして、信号レベルに対応した利得制御アンプ６４の制御値が記憶されたテーブルＲＯＭ６１の値を読み出す。アンプ制御部６３では、信号検出時にはテーブルＲＯＭ６１から読み出された制御値を出力し、バースト信号終了時には初期値６２を出力する。前記出力値を制御値として、利得制御アンプ６４の利得が制御される。
【００２８】
ＩＦ帯受信信号は、利得制御アンプ６４で利得が制御され準同期検波器６５で準同期検波されてベースバンド信号に変換され、ＡＤ変換器６６でディジタル信号にサンプリングされる。
【００２９】
図７に示すディジタル制御部８１は、ディジタル信号処理による利得制御を行い、アナログ制御部８０で生じる利得誤差の補正を行う部分である。相関器７１は、サンプリングされたベースバンド受信信号と、前記ベースバンド受信信号を遅延器７０で同期シンボル長だけ遅延された信号との相関値を算出し、ＯＦＤＭシンボル同期検出部では前記相関値の尖頭値をサーチする。尖頭値のサーチがタイマ７５によってタイムアウトすると、検出された尖頭値を読み出しアドレスとしてテーブルＲＯＭ７７から乗算器７８の乗数を読み出す。テーブルＲＯＭ７７には、尖頭値に対応した利得制御用の乗算器７８の乗数が格納されている。ＡＤ変換器６６の出力であるサンプリングされたベースバンド信号は乗算器７８によって利得制御され、ＯＦＤＭ復調器７９で復調される。ＯＦＤＭ復調器７９でバーストの終了を検出すると、アンプ制御部６３にバースト終了信号を出力する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部での高速かつ高精度の利得制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブロック構成図。
【図２】本発明第一実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制御部の要部ブロック構成図。
【図３】ＯＦＤＭバースト信号の信号フォーマットを示す図。
【図４】アナログ制御部の動作を説明するためのタイミング図。
【図５】ＯＦＤＭシンボル同期検出部の動作を説明するための図。
【図６】本発明第二実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のアナログ制御部の要部ブロック構成図。
【図７】本発明第二実施例の自動利得調整装置を含むＯＦＤＭバースト信号受信装置のディジタル制御部の要部ブロック構成図。
【符号の説明】
１、５１  ＲＳＳＩ
２、１０、５２、６６  ＡＤ変換器
３  バースト信号検出部
４  切り替え器
５  信号レベル測定部
６  雑音レベル測定部
７、６４  利得制御アンプ
８  アナログ自動利得制御部
９、６５  準同期検波器
１１、７１  相関器
１２  ＯＦＤＭシンボル同期検出部
１３  ディジタル自動利得制御部
１４  ディジタルアンプ
１５、７９  ＯＦＤＭ復調器
２０、８０  アナログ制御部
２１、８１  ディジタル制御部
５３  サンプリングクロック
５４、６０  積算器
５５、７４  判定器
５６、７６  遅延器
５７  ゲート
５８  カウンタ
５９  フリップフロップ
６１、７７  テーブルＲＯＭ
６２、７２  初期値
６３  アンプ制御部
７０  遅延器
７３  閾値セレクタ
７５  タイマ
７８  乗算器
【図１】
0003577004.tif 000002
【図２】
0003577004.tif 000003
【図３】
0003577004.tif 000004
【図４】
0003577004.tif 000005
【図５】
0003577004.tif 000006
【図６】
0003577004.tif 000007
【図７】
0003577004.tif 000008