(57)【要約】【課題】  無線通信におけるフェージングは移動体の移動時間が早くなるほど、また、反射波パス数が多いほど、合成された信号振幅変動時間が短くなる。受信器において低エラーレートとなる安定した復調を行うために、短時間で高速に受信信号レベルを一定に保つAGC(Automatic Gain Control)回路の構成が重要であり、高速に安定した状態で受信・復調できるかが課題となっていた。【解決手段】  受信回路装置に複数の受信回路を持ち、その各々の受信回路内のAGC制御回路が独立して動作し、その各々のAGC制御回路で動作する可変減衰器(V-ATT)値の初期値を異ならせて解決する。【選択図】図３
2018207381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号レベルの範囲を調整することができるＡＧＣ(Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)回路を備えた受信部を複数備え、それぞれの前記受信部のＡＧＣ回路のダイナミックレンジのカバーする前記受信信号レベルの範囲の初期値が異なることを特徴とする無線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線装置において、複数の前記ＡＧＣ回路の内、１つの前記ＡＧＣ回路のダイナミックレンジのカバーする前記受信信号レベルの範囲の初期値が最小値に設定され、他の１つの前記ＡＧＣ回路のダイナミックレンジのカバーする前記受信信号レベルの範囲の初期値が最大値に設定され、その他の前記ＡＧＣ回路のダイナミックレンジのカバーする前記受信信号レベルの範囲の初期値が各々異なることを特徴とする無線装置。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれか１つに記載の無線装置において、前記受信部はそれぞれ異なるアンテナに接続していることを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波無線通信装置、特に移動体通信送受信回路に用いられる受信回路において、移動体の移動時に生じる短時間での受信波電力変動(フェージング)に対応し安定した信号復調を可能とする高周波通信装置の受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信は携帯電話等のコンシューマ用途の通信向けだけではなく、電力系インフラの無線通信、車間通信、鉄道通信等のような交通インフラでの使用が増加している。
【０００３】
移動体通信送受信回路に用いられる高周波無線通信装置では、基地局から送信された信号が直接受信する直接波だけではなく、ビルなどの建造物により反射された多くの信号が時間的に遅延し移動体のアンテナ部に到着する。到着した直接波と多くの反射波には時間遅れによる振幅差が生じているため、これら全信号が合成された場合には大きな振幅変動を生じる。これがフェージングであり移動時間が早くなればなるほど合成された信号振幅変動時間が短くなる。また、都市部のようなビルによる反射波パス数が多い場合においても合成された信号振幅の単位時間内での変化量は大きくなる。このように移動体で受信信号振幅の変化が生じる場合においても、受信器において低エラーレートとなる安定した復調を行うために、短時間で高速に受信信号レベルを一定に保つＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路の構成が重要である。
【０００４】
特許文献１には複数のアンテナにそれぞれ接続される複数のＡＧＣ(Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)回路を有した無線通信装置が記載されている。この特許文献１には「無線信号の待受け期間には前記複数のＡ Ｇ Ｃ 回路のそれぞれに異なる利得値を与える待受け利得保存部と、無線信号の待受け期間後には前記複数のＡ Ｇ Ｃ 回路のそれぞれに受信動作利得値を与えるフレーム最適利得計算部とを具備したことを特徴とする。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2005-278017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交通インフラに用いられている無線通信機器において、信号の誤りや遅延が発生した場合には人命に係るような事故や交通障害等が起きてしまう。そこで、如何に高速に、安定した状態で受信・復調できるかが課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の無線装置の一つは、受信信号レベルの範囲を調整することができるＡＧＣ(Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)回路を備えた受信部を複数備え、それぞれの受信部のＡＧＣ回路のダイナミックレンジのカバーする受信信号レベルの範囲の初期値が異なることを特徴とする
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車や鉄道等が高速移動時において発生するフェージングによる急激な受信レベル変動に対し、短時間に受信レベルを安定化できることで、復調時のエラーレートを低減できる高周波通信装置の受信方式が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来例の高周波通信装置の例を示す図である。
【図２】従来例の高周波通信装置が持つAGC回路の制御方法の例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【図７】本発明の第１〜４実施形態が持つｎ個のAGC回路の制御方法の例を示す図である。
【図８】本発明の第１〜４実施形態が持つ２個のAGC回路の制御方法の例を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）である高周波通信装置の受信回路の従来の基本的構成の例を、図１を用いて説明し、次に本実施形態の特徴構成について各図で説明する。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１１】
移動体通信送受信回路に用いられる高周波無線通信装置100では、受信回路部において低エラーレートを得るために、受信信号レベルが常に一定となるように制御を行い、復調する必要がある。受信信号レベルが大きく変動するフェージングに対し、受信信号を常に一定値とするには、短時間で収束し安定化するフィードバック制御(AGC：Automatic  Gain  Control)を行う必要があり、様々な手段が用いられている。
【００１２】
その中でも一般的に、可変減衰器V-ATT 112による受信信号レベルの安定化手法が使用されており、アンテナに入力された受信信号を低雑音増幅器LNA 111で増幅し、その増幅後の受信信号レベルを可変減衰器V-ATT 112の値をコントロールさせることで復調器DE-MOD 113への入力電力を一定値としている。
【００１３】
この復調器DE-MOD 113への入力電力を一定値とすることで安定した復調が可能となり低エラーレート化が実現できる。この復調器DE-MOD 113への入力電力を一定値とするためには可変減衰器V-ATT 112値をフェージングによる受信信号レベルの変化に合わせて高速に切り換える必要があるが、制御系内の複数の演算時間による遅延や制御信号配線の遅延から遅れが生じる。この遅れにより、可変減衰器V-ATT 112の値が設定された時には、既に受信信号レベルが変化してしまう状況が発生する。
【００１４】
図２に受信回路部でのAGC制御動作の例を示す。
【００１５】
例えば、図２に示した可変減衰器V-ATT 112の初期値が最低値で設定された場合、フェージングによる受信信号レベルが極めて大きい時には、復調器DE-MOD 113への入力電力を抑えるために可変減衰器V-ATT 112の値を大きくし現時点での受信信号まで持って行く必要があるが、制御の遅れから復調器DE-MOD 113への入力電力レベルは、図２でのAGC制御2の状態で入力されることになるため、過入力になり受信信号が飽和し歪が発生しエラーレートが極めて高くなる。また、可変減衰器V-ATT 112の初期値が最大値に設定された場合、フェージングによる受信信号レベルが極めて小さい時には、復調器DE-MOD 113への入力電力が小さい為に可変減衰器V-ATT 112の値を小さくする制御が必要であるが、制御の遅れから復調器DE-MOD 113への入力電力レベルが極小入力になり受信信号が受信系自身の持つ雑音レベルに埋もれてしまい復調が困難となりエラーレートが極めて高くなる。このように、出力を安定させることで低エラーレートを実現することを目的としたAGC制御であるが、逆に高いエラーレートとなる。この原因は、AGC制御系内での制御信号の遅延であり、これをいかに低遅延化するかが課題となる。また、これを解決するためには、AGC制御に用いられる可変減衰器V-ATT 112の値を高速可変可能な物を使用する、AGC制御回路系の信号配線を極力短くする等の高速化手法が考えられるが、使用部品のコストアップや物理的な配線長の必要性から非常に難しい。
【００１６】
このような課題を解決する方法として、受信回路部には複数の受信回路を持ち、その各々の受信回路内のAGC制御回路が独立して動作し、その各々のAGC制御回路で動作する可変減衰器(V-ATT)値の初期値を異ならせることで解決できる。また、使用されるアンテナは、ダイバーシティ、MIMO、アレイアンテナ等では複数個使用されるため、これらの受信回路部においては、アンテナ１本当り最低２組の受信回路を持ち、その各々の受信回路内のAGC制御回路が独立して動作することが望ましい。
【００１７】
これらの方式を用いることで、高速移動時のフェージングによる急激な受信レベル変動に対し、短時間に受信レベルを安定化することで、復調時のエラーレートを低減できる高周波通信装置の受信方式が実現可能となる。
【実施例１】
【００１８】
図３は、本発明の第１実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【００１９】
送信のベースバンド信号は、変調器MOD 323に入力され高周波に変調された後、送信回路部Tx  321に入力され送信回路部Tx  321が持つ電力増幅器により既定の出力電力まで増幅され、方向性結合器302を通りアンテナ301から送信される。また、アンテナ301で受信された信号は、方向性結合器302を通り並列接続された受信回路部Rx-１〜Rx-nに入力される。受信回路部Rx-１〜Rx-nの各々は、低雑音増幅器LNA311、可変減衰器V-ATT 312で構成されており受信回路部Rx-１〜Rx-nの各々の出力は、復調器DE-MOD 313に入力されベースバンド信号に変換される。
【００２０】
本実施例では、受信回路部Rx-１〜Rx-nがｎ個並列接続されている。この受信回路部Rx-１〜Rx-nの各々は、低雑音増幅器LNA1〜n311、可変減衰器V-ATT1〜n  312を持ち、アンテナ301で受信された信号の一部を方向性結合器302で取り出し(P_Rx)この信号レベルに応じ可変減衰器V-ATT 312の値を、復調器DE-MOD 313に最適となる信号レベルに受信側制御回路CONT_Rx 310によりコントロールするAGC回路を構成している。
【００２１】
図７は、本実施例のｎ個のAGC回路の制御方法の例を示す図である。
【００２２】
この時、図７のように可変減衰器V-ATT1〜n 312の減衰量の初期値をn通りに異なった値に設定しておくことで受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の内、現時点での受信信号に最も近い１個の受信回路部（ｘ番目の受信回路部Rx-xとする）を持つAGC回路が最も早く収束する。この受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の内、最も早く収束し安定化された受信回路部の信号を復調することで、高速でかつ誤り率の少ない復調が可能となる。尚、ｎ個並列接続されたAGC回路の内、最も早く収束した受信回路部（ｘ番目の受信回路部）以外は誤り率が高い為、それらの可変減衰器V-ATTｉ 312（ｉはｘを除く１からｎまでの整数）の高周波信号経路を遮断する等が必要となる。
【００２３】
図８は、本実施例の２個のAGC回路の制御方法の例を示す図である。
【００２４】
上記では、受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の受信回路部を並列接続する実施例を述べたが、図８のように最低n=2つまり2並列の構成でも問題無く動作可能である。尚この場合の可変減衰器V-ATT1〜2 312の減衰量の初期値は、最大入力電力値に対応したV-ATT最大値と、最小入力電力に対応したV-ATT最小値、またはそれぞれの値の近傍値としておくことが望ましい。
【実施例２】
【００２５】
図４は、本発明の第２実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【００２６】
送信のベースバンド信号は、変調器MOD 423に入力され高周波に変調され後、送信回路部Tx  421に入力され送信回路部Tx  421が持つ電力増幅器により既定の出力電力まで増幅され、方向性結合器402を通りアンテナ401から送信される。また、アンテナ401で受信された信号は、方向性結合器402を通り並列接続された受信回路部Rx-１〜Rx-nに入力される。受信回路部Rx-１〜Rx-nの各々は、低雑音増幅器LNA 411、可変減衰器V-ATT 412で構成されており受信回路部Rx-１〜Rx-nの各々の出力は、復調器DE-MOD1〜n 413に入力されベースバンド信号に変換される。
【００２７】
本実施例では、受信回路部Rx-１〜Rx-nと復調器DE-MOD1〜n 413がｎ個並列接続されている。この受信回路部Rx-１〜Rx-n4の各々は、低雑音増幅器LNA1〜n411、可変減衰器V-ATT1〜n  412を持ち、アンテナ401で受信された信号の一部を方向性結合器402で取り出し(P_Rx)この信号レベルに応じ可変減衰器V-ATT 412の値を、復調器DE-MOD1〜n 413に最適となる信号レベルに受信側制御回路CONT_Rx 410によりコントロールするAGC回路を構成している。
【００２８】
この時、図７のように可変減衰器V-ATT1〜n 412の減衰量の初期値をn通りに異なった値に設定しておくことで受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の内、現時点での受信信号に最も近い１個の受信回路部が持つRx-xのAGC回路が最も早く収束する。この受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の内、最も早く収束し安定化された受信回路部の信号を復調することで、高速でかつ誤り率の少ない復調が可能となる。
【００２９】
実施例１と異なるのは、受信回路部Rx-１〜Rx-nに復調器DE-MOD1〜n 413が各々に接続されていることにより受信回路部Rx-１〜Rx-nの信号を独立して復調が可能であり、更に高速化と低誤り率が実現できる。
【００３０】
上記では、受信回路部Rx-１〜Rx-nのｎ個の受信回路部と復調器DE-MOD1〜n 413を並列接続する実施例を述べたが、図８のように最低n=2つまり2並列の構成でも問題無く動作可能である。尚この場合の可変減衰器V-ATT1〜2 412の減衰量の初期値は、最大入力電力値に対応したV-ATT最大値と、最小入力電力に対応したV-ATT最小値、またはそれぞれの値の近傍値としておくことが望ましい。
【実施例３】
【００３１】
図５は、本発明の第３実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【００３２】
本実施例での構成は、実施例１とほぼ同じであるが異なる部分は、受信回路部Rxが持つ低雑音増幅器LNA 511が1個、可変減衰器V-ATT1〜n  512のｎ並列接続されている点が異なっている。この構成での動作は、実施例１と同様の動作をするが、ここで使用されている低雑音増幅器LNA 511が1個であるため、低雑音増幅器LNA 511のダイナミックレンジを広くする必要があるが、回路構成が簡素化され小型化および低コスト化が可能である。その他の動作に関しては実施例１と同様となる。
【実施例４】
【００３３】
図６は、本発明の第４実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【００３４】
本実施例での構成は、実施例２とほぼ同じであるが異なる部分は、実施例３と同様に受信回路部Rxが持つ低雑音増幅器LNA 611が1個、可変減衰器V-ATT1〜n  612のｎ並列接続されている点が異なっている。この構成での動作は、実施例２と同様の動作をするが、ここで使用されている低雑音増幅器LNA 611が1個であるため、低雑音増幅器LNA 611のダイナミックレンジを広くする必要があるが、回路構成が簡素化され小型化および低コスト化が可能である。その他の動作に関しては実施例２と同様となる。
【実施例５】
【００３５】
図９は、本発明の第５実施形態である高周波通信装置の受信回路の例を示す図である。
【００３６】
本実施例での構成は、上記した実施例１〜４を複数接続した構成であり、受信側制御回路CONT_Rx_A 910Aと受信側制御回路CONT_Rx_B 910Bを受信側制御回路２CONT2 930で複数個制御することによりダイバーシティやMINO等の方式にも対応可能となり更なる高速化および低誤り率の実現が可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
100  高周波無線通信装置
101、301、401、501、601、901A、901B  アンテナ
102、302、402、502、602、902A、902B  方向性結合器
110、310、410、510、610、910A、910B  受信側制御回路CONT_Rx 
111、311、411、511、611  低雑音増幅器LNA
112、312、412、512、612  可変減衰器V-ATT
113、313、413、513、613、913A、913B  復調器DE-MOD
114  ADコンバータ
120  送信側制御回路CONT_Tx
121  電力増幅器
321、421、521、621、921A、921B  送信回路部Tx
122  送信側可変減衰器V-ATT
123、323、423、523、623、923A、923B  変調器MOD
124  DAコンバータ
131  ローカル周波数発振器
132  ベースバンド部BB
930  受信側制御回路２CONT2
【図１】
2018207381.tif 000003
【図２】
2018207381.tif 000004
【図３】
2018207381.tif 000005
【図４】
2018207381.tif 000006
【図５】
2018207381.tif 000007
【図６】
2018207381.tif 000008
【図７】
2018207381.tif 000009
【図８】
2018207381.tif 000010
【図９】
2018207381.tif 000011