(57)【要約】【課題】  アナログ信号がデジタル信号に変換されるシステム内で自動利得制御を遂行する方法及び装置を提供すること。【解決手段】  本装置は、調整可能な信号の自動利得制御を所定サイズの利得制御ステップを使用してアナログ式に実行するための手段と、デジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御を実行するための手段とを備える。正確な利得制御を可能にするために、本装置は、更に、所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定するための手段と、その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値と比較するための手段と、その測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御及びデジタル信号に対する利得制御の補償を行うための手段とを備える。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号がデジタル信号に変換され、調整可能な信号の自動利得制御が所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行され、そしてデジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御が実行されるシステム内で自動利得制御を遂行する方法において、
所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定し、
その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値と比較し、そして
その測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御を行うと共に、利得制御に対してデジタル信号を補償する、
という段階を含み、
上記調整可能な信号は、タイムスロットより成り、そして上記所定の測定周期の長さは、タイムスロットより実質的に短く、上記タイムスロットは、複数の測定周期を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
電力減少のスレッシュホールドと電力増加のスレッシュホールドは異なるサイズである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
利得制御測定の前にデジタル信号の周波数変換を行う請求項１に記載の方法。
【請求項４】
信号の絶対値の平方を計算することにより信号のエネルギーを決定する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
信号はブランチＩ及びＱを含み、そして個別ブランチの絶対値の平方を計算しそして得られた値を加算することにより信号エネルギーを決定する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
信号の最上位ビットのみを最大エネルギーの決定に使用する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
利得制御の振動がおさまるまで自動利得制御においてデジタル信号を一定に保つ請求項１に記載の方法。
【請求項８】
利得制御の振動がおさまるまで自動利得制御においてデジタル信号をゼロに保つ請求項１に記載の方法。
【請求項９】
利得制御の振動がおさまるまで自動利得制御においてデジタル信号を補間する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
デジタル信号の前のデジタルサンプル又は後のデジタルサンプル或いはその両方を補間に使用する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
アナログ信号がデジタル信号に変換されるシステムであって、調整可能な信号の自動利得制御を所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行するための手段（２０８）と、デジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御を実行するための手段（４４６、４４８）とを備えたシステム内で自動利得制御を遂行する装置において、
所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定するための手段（４１０、４１２、４１４、４２０）と、
その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値（４３０、４３２）と比較するための手段（４２６、４２８）と、
その測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御及びデジタル信号に対する利得制御の補償を開始するための手段（４３６）とを備え、
上記調整可能な信号は、タイムスロットより成り、そして上記所定の測定周期の長さは、タイムスロットより実質的に短く、上記タイムスロットは、複数の測定周期を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
上記利得制御測定手段の前に、デジタル信号の周波数変換を実行するための手段（４００、４０２）を備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
信号はブランチＩ及びＱを含み、そして上記装置は、個別ブランチの絶対値の平方を計算するための手段（４１０、４１２）と、その計算された値を加算するための手段（４１４）とを備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
利得制御の振動がおさまるまでデジタル信号を一定に保つための手段（６００、６０４、６０６）を備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
利得制御の振動がおさまるまでデジタル信号をゼロに保つための手段（６００、６０４、６０６）を備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
利得制御の振動がおさまるまでデジタル信号の前のデジタルサンプル又は後のデジタルサンプル或いはその両方を使用してデジタル信号を補間するための手段（６００、６０４、６０６）を備えた請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号がデジタル信号に変換されるシステム内で自動利得制御を実行する方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、アナログ／デジタルコンバータを用いたシステム及び装置に係る。アナログ／デジタルコンバータは、最適な性能が望まれる場合に完全に利用されねばならないあるコンバータ特有の動的領域を含む。コンバータに到来する信号の強度が著しく変化する場合には、コンバータの動的領域の使用に関して問題が生じる。強過ぎる信号はカットオフされ、そして低電力信号はコンバータの容量を充分に利用しない。この理由で、コンバータの入力における信号電力を動的に調整しなければならない。この点に関して、電力の調整を一般に自動利得制御ＡＧＣと称する。
【０００３】
米国特許第４，８５１，８４２号は、アナログ／デジタルコンバータに関して自動利得制御を行うための公知解決策を開示している。アナログ信号は、調整可能な前置増幅器によって監視及び調整され、そして自動利得制御のための補償がコンバータの出力におけるデジタル信号に対して実行される。
【０００４】
米国特許第３，８１３，６０９号は、アナログ／デジタルコンバータに関して自動利得制御を行うための別の公知解決策を開示している。コンバータのデジタル出力信号に基づきアナログ信号の電力レベルがコンバータの入力において調整される。
【０００５】
米国特許第５，３６５，２３３号は、アナログ／デジタルコンバータに関して自動利得制御を行うための更に別の公知解決策を開示している。コンバータのデジタル出力信号の絶対値に基づきアナログ信号の電力レベルがコンバータの入力において調整される。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４８５１８４２号明細書
【特許文献２】米国特許第３８１３６０９号明細書
【特許文献３】米国特許第５３６５２３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特に、デジタルテレコミュニケーションに適用できるのが好ましい。タイムスロットをベースとするトラフィックがデータ送信に使用されるときには、受信器により受信される信号の電力が全タイムスロット中に一定に保たれるのが好ましい。これは、周波数修正器の動作について重要である。例えば、ＧＳＭシステムに適用される既知のＡＧＣシステムでは、電力がタイムスロット中に一度調整される。自動利得制御は、一般に、タイムスロットの第１ビットの電力をベースとしている。しかしながら、アンテナから到来する信号の電力はタイムスロット中に著しく変化し得るので、既知のシステムでは平均電力を低くセットして、考えられるピーク電力もＡ／Ｄコンバータの動的領域内に位置されるようにしている。このため、Ａ／Ｄコンバータの動的領域は、平均的にあまり使用されない。というのは、最上位ビットがほとんど使用されないからである。従って、コンバータの分解能は悪い。
【０００８】
又、デジタルシステムに使用される既知の方法の欠点は、接続確立バーストに関連してうまく機能しないことである。接続確立バースト、即ちアクセスバーストは、タイムスロットのランダムな場所に配置することができ、この場合、自動利得制御は効率的に機能できない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解消することのできる方法及びこの方法を実現する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これは、アナログ信号がデジタル信号に変換され、調整可能な信号の自動利得制御が所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行され、そしてデジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御が実行されるシステムにおいて自動利得制御を遂行するための本発明の方法により達成される。本発明の方法においては、所定の測定周期中に信号の最大エネルギーが決定され、その決定された最大エネルギーが、予めセットされたスレッシュホールド値と比較され、そしてその測定された値がスレッシュホールドを越える場合には、アナログ信号の自動利得制御が行われると共に、利得制御に対してデジタル信号が補償される。
【００１１】
本発明の別の目的は、アナログ信号がデジタル信号に変換されるシステムであって、調整可能な信号の自動利得制御を所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行するための手段と、デジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御を実行するための手段とを備えたシステムにおいて自動利得制御を遂行する装置を提供することである。本発明の装置は、所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定するための手段と、その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値と比較するための手段と、その測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御及びデジタル信号に対する利得制御の補償を開始するための手段とを備えている。
【００１２】
本発明の一つの観点によれば、アナログ信号がデジタル信号に変換され、調整可能な信号の自動利得制御が所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行され、そしてデジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御が実行されるシステム内で自動利得制御を遂行する方法において、所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定し、その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値と比較し、そしてその測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御を行うと共に、利得制御に対してデジタル信号を補償する、という段階を含み、上記調整可能な信号は、タイムスロットより成り、そして上記所定の測定周期の長さは、タイムスロットより実質的に短く、上記タイムスロットは、複数の測定周期を含むことを特徴とする方法が提供される。
【００１３】
本発明の別の観点によれば、アナログ信号がデジタル信号に変換されるシステムであって、調整可能な信号の自動利得制御を所定サイズの利得制御ステップを用いてアナログ式に実行するための手段と、デジタル調整の後に信号の電力がアナログ調整前と同じになるようにデジタル信号の逆利得制御を実行するための手段とを備えたシステム内で自動利得制御を遂行する装置において、所定の測定周期中に信号の最大エネルギーを決定するための手段と、その決定された最大エネルギーを、予めセットされたスレッシュホールド値と比較するための手段と、その測定された値がスレッシュホールドを越える場合に、アナログ信号の自動利得制御及びデジタル信号に対する利得制御の補償を開始するための手段とを備え、上記調整可能な信号は、タイムスロットより成り、そして上記所定の測定周期の長さは、タイムスロットより実質的に短く、上記タイムスロットは、複数の測定周期を含むことを特徴とする装置が提供される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法及び装置により多数の効果が達成される。本発明の解決策では、測定結果を平均化するための測定周期を使用して自動利得制御が連続的に行われるので、本発明の解決策は、タイムスロット中に電力変化に対して反応することができる。この解決策により、タイムスロット中に従来の場合より本質的に良好に電力を一定に保持することができる。本発明の別の好ましい実施形態では、電力レベルの制御において発生する電力レベル振動のこの影響を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
本発明は、アナログ／デジタルコンバータを使用するいかなる構成体にも適用できるが、本発明の効果は、ＧＳＭシステムのようなデジタルデータ送信システムに適用したときに最も明らかとなる。
【００１８】
図１は、ＧＳＭタイムスロットの構造を示す図である。タイムスロット１００は、スタート及びストップビット１０２、１０４と、タイムスロットの中間部のトレーニングシーケンス１０６と、転送されるべき実際の情報を含む２つのデータフィールド１０８、１１０とを含む。トレーニングシーケンス１０６は、送信チャンネルのインパルス応答を推定するのに使用され、それ故、タイムスロット中に電力を一定に保持しなければならない。公知の解決策では、タイムスロットの電力は、スタートビット１０２に基づいて調整されていた。しかしながら、これは、満足な最終的結果を生じない。
【００１９】
本発明の解決策では、自動利得制御は所定長さの測定周期を使用する。本発明の好ましい実施形態では、測定周期の長さがタイムスロットの長さより実質的に短い。図１は、次々の測定周期を表す線セグメント１１２でこれを示している。１つの測定周期１１４の長さは、タイムスロットより相当に短い。
【００２０】
本発明の解決策では、受信信号の最大エネルギーが所定の測定周期中に決定され、そしてＡＧＣ調整がこの測定結果に基づいて実行される。測定周期の決定された最大エネルギーが、予めセットされたスレッシュホールドと比較される。本発明の好ましい実施形態では、電力の増加に対して１つと、減少に対して１つの２つのスレッシュホールド値が使用される。これらのスレッシュホールド値は、異なるサイズである。測定周期の最大エネルギーの決定された値がいずれかのスレッシュホールドを越える場合には、アナログ信号の自動利得制御が実行され、そして利得制御に対してデジタル信号が各々補償される。
【００２１】
本発明を適用できるデジタルテレコミュニケーションシステムの受信器を、図２を参照して一例として説明する。この受信器は、所望の信号を受信するアンテナ２００を備えている。信号は、高周波部分２０２へ送られ、ここで、フィルタされて中間周波へと変換される。高周波部分から、信号２０４はＡＧＣ回路２０６へ送られ、該回路は、アナログ／デジタルコンバータ２０８の前に信号電力を調整する。このコンバータから、デジタル化された信号は、基本帯域部分２１０に送られ、ここで、信号電力が測定され、ＡＧＣ回路が制御され、そしてＡＧＣ回路により行われる自動利得制御が補償される。基本帯域部分２１０から、信号は、受信器の他の部分、例えば検出器へ更に送られる。これら他の部分は本発明には関与しないので図示されていない。
【００２２】
図３は、図２の受信器においてＡＧＣを実施するための構成体を詳細に示す。高周波部分から到来する信号２０４は、先ず、電圧制御増幅器３００へ送られ、これは、信号を制御信号３０２に基づいて増幅する。増幅された信号は、バンドパスフィルタ３０４へ送られ、そしてそこから更に、アナログ／デジタルコンバータ２０８へ送られ、ここで、アンテナにより受信されたアナログ信号がデジタル形態に変換される。デジタル化された信号３０６は、基本帯域部分２１０へ送られ、ここで、信号電力が以下に述べるように測定されそしてＡＧＣが調整される。基本帯域部分２１０から、制御信号３０２は、電圧制御増幅器３００へ進む。基本帯域部分から、信号は、ＡＧＣ調整のために補償回路３０８へ送られ、これにより、電圧制御増幅器の利得制御が打ち消されて、信号を元の形態にする。制御信号３１０は、基本帯域部分から遅延要素３１２を経て補償回路３０８へ送られ、利得制御が行われる。遅延は、信号が電圧制御増幅器から補償部分へ進むのに要する時間と同じ長さでなければならない。
【００２３】
図４は、本発明の解決策の実施形態を示すブロック図である。本発明の好ましい実施形態では、高周波部分から到来する中間周波信号２０４は、最初、周波数コンバータ４００に送られ、このコンバータは、数値制御発振器４０２によって制御されて、信号を基本帯域信号４０４に変換する。この信号４０４は、Ｉ及びＱブランチ４０６、４０８より成る複素数信号である。本発明の解決策では、各ブランチ４０６、４０８は、信号の絶対値の平方を決定する個別の計算器４１０、４１２ヘ接続される。得られた値は加算器４１４へ送られ、そしてこのようにして得られた信号電力を表す和４１８は比較器４２０へ送られる。又、測定周期の長さ４２２も比較器４２０に入力される。測定周期中に、比較器は信号の最大電力を決定しそしてそれを出力４２４へ転送する。この最大電力値は、第１及び第２のスレッシュホールド検出器４２６、４２８へ送られる。予めセットされた上限スレッシュホールド値４３０も第１スレッシュホールド検出器４２６へ入力される。第１スレッシュホールド検出器４２６では、最大電力が所与のスレッシュホールド値４３０と比較され、そしてその限界を越える場合には、利得制御減少信号４３４が制御ユニット４３６に接続される。又、予めセットされた下限スレッシュホールド値４３２も、第２のスレッシュホールド検出器４２８へ入力される。第２のスレッシュホールド検出器４２８では、最大電力が所与のスレッシュホールド値４３２と比較され、そしてそれが限界より低い場合には、利得制御増加信号４３８が制御ユニット４３６に接続される。スレッシュホールド検出器の信号に基づき、制御ユニット４３６は、電力変更コマンド４４０を電圧制御増幅器に送信する。対応的に、制御ユニット４３６は、利得制御補償信号４４２を送信する。
【００２４】
従って、電圧制御増幅器は、アナログ／デジタルコンバータの入力におけるアナログ信号を調整する。本発明の解決策では、所定サイズの利得制御ステップを用いて自動利得制御が実行される。本発明の好ましい実施形態では、制御ステップは６ｄＢである。次いで、デジタル信号に対する補償は、ビット転送として実行できるのが好ましい。ビットをダウン方向に１ビット転送する（即ち、最下位ビットを除外する）ことにより、６ｄＢの電力降下が与えられる。
【００２５】
従って、本発明の解決策では、利得制御補償信号は、先ず、遅延要素４４４へ送られ、そこで、補償信号は、調整可能な信号が電圧制御増幅器から補償手段へ進むに要する時間と同程度遅延される。又、遅延要素の遅延は、制御信号４５２によって調整することもできる。遅延要素４４４から、ブランチごとに１つづつあるシフトレジスタ４４６、４４８へ制御が進む。これらレジスタにおいては、デジタル信号が制御に基づきいずれかの方向にシフトされ、これにより、アナログ利得制御を補償することができる。レジスタ４４６、４４８から、信号４５０は、受信器の他の部分へ更に送られる。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、計算器４１０、４１２は、信号の最上位ビットのみを使用して、最大エネルギーを決定する。従って、図示された例示的ケースでは、８つの最上位ビットのみが計算器へ送られる。
【００２７】
従って、電圧制御増幅器は、アナログ／デジタルコンバータの入力におけるアナログ信号を好ましくは６ｄＢのステップで調整する。図５は、自動利得制御における電力の振舞いを示す。図示された例では、横軸は時間を表し、縦軸は電力を表し、そして電力は１ステップづつ増加する。時間０において、利得制御コマンドが与えられ、電力が６ｄＢ増加する。増幅器の特性に基づき、電力が時間Ｔ１に所望の高い電力レベルに到達する前に、利得制御においてしばしば振動が生じる。
【００２８】
本発明の別の好ましい実施形態では、電力レベル振動のこの作用を軽減することができる。本発明の方法では、アナログ利得制御の後に（図５の例では、時間０に）、デジタル信号が振動中にその以前の値に一定に保持され、そして電力レベルの振動がおさまったときに時間Ｔ１まで利得補償デジタル信号は前方に接続されない。
【００２９】
本発明のこの別の実施形態が図６に示されている。図６において、第１及び第２のスレッシュホールド検出器４２６、４２８の出力信号４３４、４３８は、制御ユニット４３６に加えて、電圧保持制御回路６００にも送られる。制御回路６００は、保持コマンド及び保持打消しコマンド６０２をブランチＩ及びＱの保持回路６０４、６０６に送信する。コマンドは、第２遅延要素６０８を通過する。この遅延要素６０８において、信号は、調整可能な信号が電圧制御増幅器から補償手段へ進むに必要な時間と同程度に遅延される。又、遅延要素の遅延は、制御信号６１０によって調整することができる。保持が使用されるかどうかを通知する制御信号６１２、及び保持の所要長さについての情報６１４も、保持制御回路に入力される。保持回路は、当業者に良く知られた方法で実施できる。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、保持は使用されず、サンプルが振動中にゼロにされる。その動作は、保持回路６０４、６０６がゼロ化要素であること以外、上記と同様である。この実施は、当業者に知られた方法により行うことができる。
【００３１】
本発明の更に別の実施形態では、保持もゼロ化も使用されず、デジタル信号が振動中に補間される。次いで、制御回路６００は、先の及びおそらくは後の信号サンプルによって信号を補間する。この補間は、数学的方法を用いて行うことができる。その動作も、保持回路６０４、６０６がサンプルの補償要素であること以外、上記と同じである。この実施は、当業者に知られた方法により行うことができる。
【００３２】
本発明は、添付図面の例を参照して以上に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の考え方の中で種々の変更がなされ得ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ＧＳＭシステムのタイムスロット及び測定周期の一例を示す図である。
【図２】本発明を適用できる受信器を示す図である。
【図３】ＡＧＣを実施するための構成体を示す図である。
【図４】本発明による装置の一例を示す図である。
【図５】制御における信号電力の設定時間を示す図である。
【図６】本発明の装置の別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
２０８  アナログ／デジタルコンバータ
４００  周波数コンバータ
４０２  数値制御発振器
４１０  計算器
４１２  計算器
４１４  加算器
４２０  比較器
４２６  第１のスレッシュホールド検出器
４２８  第２のスレッシュホールド検出器
４３６  制御ユニット
４４６  シフトレジスタ
４４８  シフトレジスタ
６００  電圧保持制御回路
６０４  ブランチＩの保持回路
６０６  ブランチＱの保持回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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