(57)【要約】 【目的】  簡単で効率よいフィードバック制御により安定な出力が得られるＡＧＣ回路を提供する。【構成】  アンプ出力と所定の基準値との間で求めた差分から、ループフィルタを介して前記アンプの利得制御端子にフィードバックし、該アンプの出力一定制御を行うＡＧＣ回路において、前記求めた差分の大きさが比較的大きい場合は比較的早いレートのタイミング信号を生成し、かつ該差分の大きさが比較的小さい場合は比較的遅いレートのタイミング信号を生成するタイミング制御部と、ループフィルタの出力をタイミング制御部のレートタイミングに従ってアンプの利得制御端子にフィードバックする利得制御回路を備える。【選択図】  図１
2008011003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンプ出力と所定の基準値との間で求めた差分から、ループフィルタを介して前記アンプの利得制御端子にフィードバックし、該アンプの出力一定制御を行うＡＧＣ回路において、
前記求めた差分の大きさが比較的大きい場合は比較的早いレートのタイミング信号を生成し、かつ該差分の大きさが比較的小さい場合は比較的遅いレートのタイミング信号を生成するタイミング制御部と、
前記ループフィルタの出力を前記タイミング制御部のレートタイミングに従ってアンプの利得制御端子にフィードバックする利得制御回路を備えることを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項２】
前記ループフィルタは、前記タイミング制御部のレートタイミングに従ってフィルタ演算を行うディジタルフィルタよりなることを特徴とする請求項１記載のＡＧＣ回路。
【請求項３】
前記タイミング制御部は、ステップ状のゲイン制御入力に対してアンプ出力が一定値に落ち着くまでのセトリングタイムを下回らない範囲内で早いレートのタイミング信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載のＡＧＣ回路。
【請求項４】
前記利得制御回路は、前記求められた基準値との差分が所定閾値を超えたことにより当該サイクルのフィードバック制御を行わないことを特徴とする請求項１又は２記載のＡＧＣ回路。
【請求項５】
基地局装置を介して複数の移動局装置が相互に通信を行う移動通信システムの移動局装置において、
請求項１又は２記載のＡＧＣ回路を有する受信手段と、
前記ＡＧＣ回路で求められたアンプ出力と所定の基準値との差分が所定閾値を超える周期を検出する検出手段と、
前記検出された周期に基づき装置の移動速度を求める速度演算手段とを備えることを特徴する移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＡＧＣ回路及び該回路を備える移動局装置に関し、更に詳しくは、アンプ出力と所定の基準値との間で求めた差分から、ループフィルタを介して前記アンプの利得制御端子にフィードバックし、該アンプの出力一定制御を行うＡＧＣ回路及び該回路を備える移動局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、無線技術の進歩により有線から無線への移行が盛んに行われているが、無線通信は伝送媒体が空気のため、環境変化や自己の移動によるフェージングの影響を受け易く、有線に比べて受信レベルの変動が大きい。このため、受信レベルの変動に速やかに追従できる受信回路の提供が望まれる。
【０００３】
従来は、ＡＧＣの初期引き込み時にループフィルタの帯域を広くして引き込みを早くし、ＡＧＣの引き込み後はループフィルタの帯域を狭くしてループを安定させる自動利得制御回路が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０６−２４４６６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ループフィルタの帯域特性を複数設ける方式であると、受信回路が複雑かつ高価になる。しかも、入力信号の変動特性に応じた各最適のフィルタ特性を用意しなくてはならない。また、入力が安定状態にあってもＡＧＣループは常時働いているため、フィードバック制御に余分な電力を消費する。  
【０００５】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、簡単で効率よいフィードバック制御により安定な出力が得られるＡＧＣ回路及び該回路を備える移動局装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によるＡＧＣ回路は、アンプ出力と所定の基準値との間で求めた差分から、ループフィルタを介して前記アンプの利得制御端子にフィードバックし、該アンプの出力一定制御を行うＡＧＣ回路において、前記求めた差分の大きさが比較的大きい場合は比較的早いレートのタイミング信号を生成し、かつ該差分の大きさが比較的小さい場合は比較的遅いレートのタイミング信号を生成するタイミング制御部と、前記ループフィルタの出力を前記タイミング制御部のレートタイミングに従ってアンプの利得制御端子にフィードバックする利得制御回路を備えるものである。
【０００７】
本発明によれば、単一のループフィルタ又はフィルタ特性を使用して狭帯域から広帯域相当のフィードバック制御を効率よく行える。この場合に、定常状態におけるフィードバック動作を少なくすることで、消費電力を減らせる。また、初期引き込み時や定常状態時に関わらず、常に受信レベルの大きさを監視して動作するため、受信レベルが一旦定常状態で落ち着いた後でも、受信レベルの変動があれば即座に対応できる。以上からして、高性能のＡＧＣ回路を安価に提供できる。
【０００８】
本発明の第２の態様では、前記ループフィルタは、前記タイミング制御部のレートタイミングに従ってフィルタ演算を行うディジタルフィルタよりなる。本発明においては、デ
ィジタルフィルタのフィルタ演算レートを可変制御することで、狭帯域から広帯域相当のフィルタ特性を容易に実現できる。
【０００９】
本発明の第３の態様では、前記タイミング制御部は、ステップ状のゲイン制御入力に対してアンプ出力が一定値に落ち着くまでのセトリングタイムを下回らない範囲内で早いレートのタイミング信号を生成する。従って、安定なフィードバック制御が得られる。
【００１０】
本発明の第４の態様では、前記利得制御回路は、前記求められた基準値との差分が所定閾値を超えたことにより当該サイクルのフィードバック制御を行わない。本発明によれば、基準値との差分が極端に大きい場合は当該サイクルのフィードバック制御を行わないことで、安定なフィードバック制御が得られる。
【００１１】
本発明の第５の態様による移動局装置は、基地局装置を介して複数の移動局装置が相互に通信を行う移動通信システムの移動局装置において、前記第１又は第２の態様によるＡＧＣ回路を有する受信手段と、前記ＡＧＣ回路で求められたアンプ出力と所定の基準値との差分が所定閾値を超える周期を検出する検出手段と、前記検出された周期に基づき装置の移動速度を求める速度演算手段とを備えるものである。差分の変動の周期をフェージングによる落ち込みと仮定すると、その間隔からドップラー周波数の最大周波数が分かるため、移動速度を推定できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べた如く本発明によれば、簡単な構成及び制御で狭帯域から広帯域相当の効率よいフィードバック制御を行え、高性能のＡＧＣ回路を安価に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１は第１の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路を説明する図で、ディジタルフィルタの演算レートを変えることで狭帯域から広帯域相当のループフィルタ特性を実現する場合を示している。
【００１４】
図において、１１はアンテナ、１２は低雑音アンプ（ＬＮＡ）、１３はミキサ、１４は所定周波数のローカル信号ＬＯを発生するローカル発振器、１５は例えばベースバンド帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１６は外部の制御電圧ｅにより利得可変なＡＧＣアンプ(Automatic Gain Control Amplifier)、１７はＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、１８は受信信号を電力化、平均化して受信レベルを求める電力変換部、１９は受信レベルの桁数を下げるための対数変換部、２０は受信レベルと基準値（アンプ出力の目標値に相当）との差分ｃを求める減算器、３０は所定のラグ（lag）特性又はラグリード（lag lead）特性を有するループフィルタ、４０は差分ｃの大きさ｜ｃ｜に応じたレートのタイミング信号（クロック信号）ＴＣＫを生成するにタイミング制御部、２１はループフィルタ３０の出力ｄをアナログ信号ｅに変換するＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）である。なお、受信レベルのレンジが大きくない場合は対数変換部１９を省略できる。
【００１５】
タイミング制御部４０は、入力の差分ｃの大きさが比較的大きい場合には比較的早いレートの（周期の短い）タイミング信号ＴＣＫを生成し、かつ該差分の大きさが比較的小さい場合には比較的遅いレートの（周期の長い）タイミング信号ＴＣＫを生成する。
【００１６】
一例のループフィルタ３０は、所定のラグ又はラグリード特性を実現するための公知のＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ又は該ＦＩＲフィルタとＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタとを組み合わせたディジタルフィルタで構成されている。ループフィルタ３０には所定のフィルタ特性を実現するための一定のパラメータＰ１〜Ｐｎ
が予め設定されているが、外部入力のクロック信号ＴＣＫに従って異なるレートのフィルタ演算を行うことにより、比較的狭帯（低域）から比較的広帯域（低域〜高域）に至る複数のフィルタ特性を実現できる。
【００１７】
図２（Ｂ）に適応タイミングフィルタ処理のタイミングチャートを示す。例えばＦＩＲフィルタ３０にパルス状の差分入力ｃが入力したとすると、フィルタ内部では所定桁数の重み付き移動平均を求める演算が行われるため、そのフィルタ出力ｄは、演算レートが速い場合（即ち、演算に使用する入力データのサンプリング数も多い場合）には特性ｄ１で示す如く比較的急峻に立ち上がり、かつ急峻に立ち下がるが、演算レートが遅い場合（即ち、演算に使用する入力データのサンプリング数も少ない場合）には特性ｄ２で示す如く比較的緩やかに立ち上がり、かつ緩やかに立ち下がる傾向にある。即ち、特性ｄ１はパルスｃが比較的広帯域（低域〜高域）のフィルタ特性を通過した場合の出力と等価になり、かつ特性ｄ２はパルスｃが比較的狭帯域（低域）のフィルタ特性を通過した場合の出力と等価になると考えられる。
【００１８】
図１（Ａ）に戻り、ＡＧＣ回路全体の動作を概説する。アンテナ１１からの受信電波は低雑音アンプ１２で増幅され、受信ＲＦ信号となる。このＲＦ信号はミキサ１３でダウンコンバートされると共に、ＢＰＦ１５によりベースバンド帯域の受信信号ａが抽出される。更に、この受信信号ａはＡＧＣアンプ１６で増幅されて後、所定レートのサンプリングクロックＳＣＫによりＡ／Ｄ変換される。該Ａ／Ｄ変換された受信信号の一方は、図示しない復調回路で別途に復調（ＱＰＳＫ復調等）されると共に、他方は、本回路で電力化及び平均化されて受信レベルが検出される。該受信レベルは減算器２０で基準値との差分ｃが求められ、該差分ｃはループフィルタ３０とタイミング制御部４０とに加えられる。
【００１９】
これにより、タイミング制御部４０では、該差分ｃの大きさが比較的小さい場合は比較的遅いレートのタイミング信号ＴＣＫを生成し、かつ差分ｃの大きさが比較的大きい場合は比較的早いレートのタイミング信号を生成すると共に、ループフィルタ３０では、クロック信号ＴＣＫに従い、入力の差分ｃに対して比較的狭帯域（低域）から比較的広帯域（低域〜高域）のフィルタ演算を施し、ループフィルタの信号ｄを出力する。更に、ＤＡＣ２１はフィルタ出力ｄをアナログの利得制御信号ｅに変換してアンプ１６に加え、こうして、ＡＧＣアンプ１６は受信信号の出力一定制御を行う。
【００２０】
なお、この例のＤＡＣ２１は、入力信号ｄをクロック信号ＴＣＫよりも十分に速いサンプリングクロックＳＣＫによりアナログ信号変換しているが、これに限らない。入力信号ｄはクロック信号ＴＣＫのタイミングに変化するのであるから、上記ＳＣＫに代えて、クロック信号ＴＣＫによりアナログ信号に変換しても等価である。
【００２１】
図１（Ｂ）にタイミング制御部４０の回路図を示す。受信レベルと基準値との差分ｃはその大きさを表す部分｜ｃ｜がＲＯＭ４１のアドレス端子ＡＤに入力し、そのデータ端子Ｄからは該差分の大きさに応じて予めＲＯＭ４１に記憶されていたカウント周期を表すデータＤが読み出される。具体的には、差分の大きさが比較的大きい場合は比較的小さい内容のデータＤが読み出され、差分の大きさが比較的小さい場合は比較的大きい内容のデータＤが読み出される。
【００２２】
一方、カウンタ（ＣＴＲ）４４は基準クロック信号ＭＣＫによりカウントアップしており、レジスタ（ＲＥＧ）４２の保持するデータの内容に応じた周期（レート）のタイミング信号（クロック信号）ＴＣＫを生成する。即ち、比較器（ＣＭＰ）４３はＣＴＲ４４のカウント出力ＡとＲＥＧ４２のデータ出力Ｂとを比較しており、やがてＡ＝Ｂになるとクロック信号ＴＣＫを出力すると共に、該クロック信号ＴＣＫに同期してＣＴＲ４４はリセットされる。また、クロック信号ＴＣＫによってＲＯＭ４１の読出データＤがＲＥＧ４２
にセットされる。
【００２３】
こうしてタイミング制御部４０は、差分の大きさが比較的大きい場合は比較的早いレート（短い周期）のクロック信号ＴＣＫを出力する。但し、アンプ１６にステップ状のゲイン制御信号ｅが入力した場合における、アンプ１６の出力が一定の値（利得安定状態）に落ち着くまでの既知のセトリングタイムを下回らない範囲内で、早いレートのタイミング信号ＴＣＫを生成するものとする。また、差分の大きさが比較的小さい場合は比較的遅いレート（長い周期）のクロック信号ＴＣＫを出力する。
【００２４】
好ましくは、想定される差分の大きさの全レンジに渡って複数段階の閾値を想定しておき、差分の大きさが各閾値の範囲を超える度にタイミング信号ＴＣＫのクロックレートを段階的に変えられるようにＲＯＭデータを形成しておく。
【００２５】
また、一般に、受信データは外部環境の変化（フェージングの影響等）で代表されるように、ある短区間信号が無くなったり、又は送信データの組み合わせによっては送信データがあるにもかかわらず受信入力の振幅が短区間無くなる場合があり、このような短区間の極端な変動に対してはゲイン制御を追従させない方が良い場合がある。そこで、図示しないが、好ましくは、差分の大きさに閾値を設けて置いて、該差分の大きさが前記閾値を超えるような極端に大きい場合にはフィルタ演算を更新しない（又は差分のフィルタへの入力を阻止する）様に設けても良い。
【００２６】
図２（Ａ）に第１の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路の動作タイミングチャートを示す。フェージングにより受信入力の振幅が落ち込むと、アンプ出力の目標値（基準値）との間の差分ｃが増加する。図の差分出力は時間軸を一部を拡大して示している。タイミング制御部４０は差分ｃの大きさに応じた周期のクロック信号ＴＣＫを生成する。即ち、差分の大きさが小さい場合は遅いレートのクロック信号ＴＣＫを生成し、差分の大きさが大きい場合は早いレートのクロック信号ＴＣＫを生成する。これにより、ループフィルタ３０の出力も、入力の差分の大きさが小さい場合は外部入力にゆっくりと追従し、入力の差分の大きさが大きい場合は速やかにこれに追従する。ループフィルタ３０の出力ｄはサンプリングクロックＳＣＫ（又はＴＣＫでも良い）によりＤ／Ａ変換され、ＡＧＣアンプ１６の利得制御端子にフィードバックされる。これにより、ＡＧＣアンプ１６の出力は略目標値の一定に保たれる。
【００２７】
図３は第２の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路を説明する図で、ループフィルタのフィルタ特性は一定のままで、ループフィルタ出力のＡＧＣアンプ１６への帰還レートを可変にする場合を示している。図３（Ａ）にその回路図を示す。この例の減算器２０はＯＰアンプにより構成され、またループフィルタ３１はアナログ方式のラグフィルタ又はラグリードフィルタで構成されている。ループフィルタ３１のフィルタ特性は固定である。サンプルホールド（ＳＨＤ）回路２２は、タイミング制御部４０からのタイミング信号ＴＣＫに従ってループフィルタ３１のフィルタ出力ｄをサンプルホールドし、出力の利得制御信号ｅをＡＧＣアンプ１６の利得制御端子にフィードバックする。
【００２８】
図３（Ｂ）にフィードバック制御のタイミングチャートを示す。ループフィルタ３１は入力の差分信号ｃを一定のフィルタ特性でフィルタリングする。タイミング信号ＴＣＫは、図１で述べたと同様に、差分ｃの大きさが大きい場合は比較的早いレートで発生し、差分ｃの大きさが小さい場合は比較的遅いレートで発生する。サンプルホールド回路２２は、タイミング信号ＴＣＫに従ってループフィルタ３１のフィルタ出力ｄをサンプルホールドするため、フィルタ出力ｄの波形が一定であっても、サンプルホールド出力の利得制御信号ｅは入力の差分の大きさが大きいところで速やかに変化し、該差分の大きさが小さいところで緩やかに変化することになる。従って、図１と同様のフィードバック制御が得ら
れる。
【００２９】
図４は実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路の応用例を説明する図で、基準値との差分の変動周期に基づいて本受信回路を搭載する装置の移動速度を求める場合を示している。図４（Ａ）にその回路図を示す。速度検出部５０は、ＡＧＣ回路で求められたアンプ出力と所定の基準値との差分ｃが所定閾値ＴＨを一定方向に横切る時間間隔をカウントする周期検出手段と、前記検出された周期に基づき装置の移動速度を求める速度演算手段とを備える。その他の構成は図１（Ａ）と同様で良い。受信レベルと基準値との差分ｃを常時監視することで、受信レベルの変動の間隔が分かる。その周期をフェージングによる落ち込みと仮定すると、その間隔からドップラー周波数の最大周波数が分かるため、以下のようにして移動速度を推定できる。
【００３０】
一般に、ドップラー周波数ｆＤは、
ｆＤ≒ｖ／λ                  （１）
で表される。ここで、ｖは移動速度、λはキャリアの波長であり、
λ＝ｃ／ｆ
但し、ｃ：光速(約３０万Ｋｍ)
ｆ：キャリア周波数（例えば、２ＧＨｚ）
で求まる。
【００３１】
一方、ドップラー周波数ｆＤは、フェージングによる落ち込み間隔｛(図４（Ｂ）の間隔Ｔに相当｝に基づき、
ｆＤ＝カウントクロック周波数／カウント値  [Ｈｚ]
で求まる。ここで、カウントクロック周波数＝３．８４ＭＨｚ、カウント値＝５００００であったとすると、
ｆＤ＝３.８４ＭＨｚ／５００００＝７６.８Ｈｚ
となる。従って、上記（１）式より、移動速度ｖは、  
ｖ＝ｆＤ＊λ＝ｆＤ＊ｃ／ｆ
＝７６.８×(３×１０８/２×１０９) 
＝ １１.５２ｍ／ｓ
となる。これを時速に直すと１１.５２ｍ／ｓ× ３６００s ＝４１.４７２Ｋｍ／ｈとなり、おおよその移動速度が分かる。
【００３２】
図５は実施の形態による移動局装置のブロック図で、図４の適応タイミングＡＧＣ回路の移動局装置への適用例を示している。図において、６１はアンテナ、６２は送受分波スイッチ、６３はＣＤＭＡ方式による無線受信部、６４はＣＤＭＡ方式による無線送信部、６５は周波数シンセサイザ、６６はＣＤＭＡ方式による同期制御部、６７は送／受信データＴＤ／ＲＤとＰＣＭデータ間の変換を行うコーデック（ＣＯＤＥＣ）、６８は音声信号とＰＣＭデータ間の変換を行うベースバンド処理部、６９はスピーカ（ＳＰＫ）、７０はマイク（ＭＩＣ）、７１は移動局装置の主制御・処理（コンソール制御，呼処理等）を行うＣＰＵ、７２はＣＰＵ２１が使用する主メモリ（ＭＥＭ）、７３はユーザが使用するコンソール（ＣＳＬ）、７４は液晶等による表示部（ＤＳＰ）、７５はダイヤルキー等を含むキーボード（ＫＢＤ）、７６はＣＰＵ２１の共通バスである。受信部６３には、図４の適応タイミングＡＧＣ回路が含まれる。
【００３３】
基地局（不図示）からの音声信号（ＲＤ）は受信部６３、同期制御部６６、コーデック６７、ベースバンド処理部６８を介してスピーカ６９に出力される。またマイク７０からの音声信号（ＴＤ）はベースバンド処理部６８、コーデック６７、同期制御部６６、送信部６４を介して基地局に送られる。一方、呼処理等に関する制御信号（ＣＤ）についてはＣＰＵ７１により処理される。また、受信部６３の速度検出部５０で検出された速度情報
はＣＰＵ７１に提供され、表示部７４に表示したり、他の様々な用途に使用される。
【００３４】
なお、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路の動作タイミングチャートである。
【図３】第２の実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路を説明する図である。
【図４】実施の形態による適応タイミングＡＧＣ回路の応用例を説明する図である。
【図５】実施の形態による移動局装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  アンテナ
１２  低雑音アンプ（ＬＮＡ）
１３  ミキサ
１４  ローカル発振器
１５  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１６  ＡＧＣアンプ(Automatic Gain Control Amplifier)
１７  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）
１８  電力変換部
１９  対数変換部
２０  減算器
２１はＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）
２２  サンプルホールド（ＳＨＤ）回路
３０，３１  ループフィルタ
４０  タイミング制御部
５０  速度検出部
【図１】
2008011003.tif 000003
【図２】
2008011003.tif 000004
【図３】
2008011003.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008011003.tif 000007