(57)【要約】    【課題】      ＡＴＴおよびＧＣＡの多段制御を用いるＡＧＣにおいて、ＧＣＡゲインをＧＣＡのダイナミックレンジ内に収めることができ、増幅性能を向上させること。    【解決手段】  ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、制御総ゲインリミッタ１１２から受け取った制御総ゲイン値とＡＴＴ切り替え閾値保持部１１０が保持する各種切り替え閾値（IA_ATTTHH、IA_ATTTHL）とを比較し、IA_ATTTHH からＡＴＴオフセットを減じた値である IA_ATTTHH”（＝IA_ATTTHH−ＡＴＴオフセット）を算出する。そして、制御総ゲイン値が IA_ATTTHH”より大きい場合はＡＴＴ１０２をオフにし、また、制御総ゲイン値が IA_ATTTHL より小さい場合はＡＴＴ１０２をオンにすることを決定する。そして、ＡＴＴ１０２のオン／オフ決定後、ＡＴＴオン／オフ更新部１１９に対しオン／オフの更新指示を、制御ゲイン更新部１１８に対し制御ゲインの更新指示を与える。  【選択図】      図１
2005151250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴＴ（Attenuator）およびＧＣＡ（Gain Control Amplifier）を有するＡＧＣ回路であって、
前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えの基準となる閾値から所定のオフセットを減じる減算手段と、
所定のオフセットが減じられた閾値を用いて前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えを判断する判断手段と、
を具備することを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項２】
前記所定のオフセットは、前記ＡＴＴのＡＴＴオフセットであ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ＡＴＴがオンからオフへとまたはオフからオンへと切り替わる前後の前記ＧＣＡのゲインの差に基づいて前記ＡＴＴのＡＴＴオフセットを調整する調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のＡＧＣ回路。
【請求項４】
前記ＧＣＡのゲイン変化において線形性を示す部分に基づいて、前記ＡＴＴのオンからオフへのまたはオフからオンへの切り替えの基準となる閾値を調整する調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のＡＧＣ回路。
【請求項５】
請求項３および請求項４の調整手段の双方を具備することを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のＡＧＣ回路を具備することを特徴とする無線受信装置。
【請求項７】
ＡＴＴおよびＧＣＡを有するＡＧＣ回路において使用されるＡＴＴ切り替え方法であって、
前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えの基準となる閾値から所定のオフセットを減じる減算ステップと、
所定のオフセットが減じられた閾値を用いて前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えを判断する判断ステップと、
を具備することを特徴とするＡＴＴ切り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＴＴ（Attenuator；減衰器）およびＧＣＡ（Gain Control Amplifier）の多段制御を用いるＡＧＣ（Auto Gain Control）回路および当該回路で使用されるＡＴＴ切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＡＧＣ回路は、入力信号の増幅利得のフィードバック制御において、ＧＣＡおよびＡＴＴの双方を設置し、これらの多段制御とすることにより、ＡＧＣ回路のダイナミックレンジを広げている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この多段制御において、ＡＴＴのオン／オフの切り替えを判断する際の基準となる閾値（以下、ＡＴＴ切り替え閾値または単に切り替え閾値という）は、ＡＴＴのデバイス特性によって決まるオン時およびオフ時の総ゲインの差（ＡＴＴオフセット）と、ＧＣＡのデバイス特性によって決まるゲイン制御可能範囲（増幅信号に波形歪みが少ない範囲；ダイナミックレンジ）とを十分に考慮した上で決定する必要がある。
【特許文献１】特表２００３−５０５８９４号公報（第１５−１９頁、第７−１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３は、理想状態におけるＧＣＡゲインとＡＴＴオフセットと制御総ゲイン（ＧＣＡゲインおよびＡＴＴオフセットの双方を合わせたＡＧＣ回路全体のゲイン）との関係を説明するための図である。
【０００５】
この図において、IA_ATTTHH は、外部から設定されるＡＴＴのオンからオフへの切り替え閾値、IA_ATTTHL は、外部から設定されるＡＴＴのオフからオンへの切り替え閾値を示している。なお、IA_ATTTHH は、ＧＣＡのゲイン制御可能範囲の上限値Ｇ１からＡＴＴオフセットを減算した値として設定される。
【０００６】
一般的に、ＲＳＳＩ［dBm］が増加する際のＧＣＡゲイン１およびＡＴＴオフセット１の推移と、ＲＳＳＩ［dBm］が減少する際のＧＣＡゲイン２およびＡＴＴオフセット２の推移は、図に示すようなヒステリシス制御下におかれている。このとき、制御総ゲインの推移は、図の点線に示すように、一つの直線となる。
【０００７】
この図からわかるように、制御総ゲインが IA_ATTTHH に達した段階で、ＧＣＡゲイン２が上限値Ｇ１に到達することとなるが、この時点でＡＴＴはオフに切り替えられるので、ＧＣＡゲイン２の値はＡＴＴオフセットだけ減少し、ＧＣＡゲイン２が上限値Ｇ１を越えることはない。
【０００８】
しかしながら、従来のＡＧＣ回路においては、図４に示すように、IA_ATTTHH が不適切な値（IA_ATTTHH’）に設定されている場合、ＧＣＡゲインは、ＡＴＴのオンからオフへの切り替え点の近傍Ｒ１でＧＣＡのゲイン制御可能範囲の上限値Ｇ１を超え、Ｇ２にまで至るという問題がある。このとき、ＧＣＡの増幅性能が低下するため、ＡＧＣ回路全体の増幅性能も低下する。IA_ATTTHH が不適切な値に設定される場合としては、例えば、ＡＴＴ切り替え閾値の算出時に、ＧＣＡのゲイン制御可能範囲の上限値が誤って認識されたり、ＡＴＴオフセットが誤って認識される場合がある。
【０００９】
また、設定されたＡＴＴ切り替え閾値が適切か否かは、ＧＣＡのゲイン制御可能範囲の上限値とＡＴＴのオフセット値という二つのデバイスの特性値を総合して判断する必要があり、デバイス間のばらつき調整をしている際には、これらを総合的に判断することが非常に困難であるという問題もある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＡＴＴおよびＧＣＡの多段制御を用いるＡＧＣにおいて、ＧＣＡゲインをＧＣＡのゲイン制御可能範囲（ダイナミックレンジ）内に収めることができ、増幅性能を向上させることができるＡＧＣ回路および当該回路で使用されるＡＴＴ切り替え方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＡＧＣ回路は、ＡＴＴ（Attenuator）およびＧＣＡ（Gain Control Amplifier）を有するＡＧＣ回路であって、前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えの基準となる閾値から所定のオフセットを減じる減算手段と、所定のオフセットが減じられた閾値を用いて前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えを判断する判断手段と、を具備する構成を採る。
【００１２】
本発明のＡＧＣ回路は、上記の構成において、前記所定のオフセットは、前記ＡＴＴのＡＴＴオフセットである構成を採る。
【００１３】
これらの構成によれば、ＡＴＴのオンからオフへの切り替え閾値が誤って設定されている場合でも、ＡＴＴを早目に切り替えることとなるので、算出されるＧＣＡゲインをＧＣＡのゲイン制御可能範囲（ダイナミックレンジ）内に収めることができ、ＡＧＣ回路の増幅性能を向上させることができる。
【００１４】
本発明のＡＧＣ回路は、上記の構成において、前記ＡＴＴがオンからオフへとまたはオフからオンへと切り替わる前後の前記ＧＣＡのゲインの差に基づいて前記ＡＴＴのＡＴＴオフセットを調整する調整手段をさらに具備する構成を採る。
【００１５】
本発明のＡＧＣ回路は、上記の構成において、前記ＧＣＡのゲイン変化において線形性を示す部分に基づいて、前記ＡＴＴのオンからオフへのまたはオフからオンへの切り替えの基準となる閾値を調整する調整手段をさらに具備する構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、外部においてＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値の再計算または再調整をさせることなく、これらの値の調整を自動で行うことができる。
【００１７】
本発明のＡＧＣ回路は、上記の構成において、前記ＡＴＴがオンからオフへとまたはオフからオンへと切り替わる前後の前記ＧＣＡのゲインの差に基づいて前記ＡＴＴのＡＴＴオフセットを調整する第１の調整手段と、前記ＧＣＡのゲイン変化において線形性を示す部分に基づいて、前記ＡＴＴのオンからオフへのまたはオフからオンへの切り替えの基準となる閾値を調整する第２の調整手段の双方を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、ＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値の調整を互いに独立して行うことができるため、ＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値を別個に調整することができる。
【００１９】
本発明の無線受信装置は、上記いずれかに記載のＡＧＣ回路を具備する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、上記と同様の作用効果を有する無線受信装置を提供することができる。
【００２１】
本発明のＡＴＴ切り替え方法は、ＡＴＴおよびＧＣＡを有するＡＧＣ回路において使用されるＡＴＴ切り替え方法であって、前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えの基準となる閾値から所定のオフセットを減じる減算ステップと、所定のオフセットが減じられた閾値を用いて前記ＡＴＴのオンからオフへの切り替えを判断する判断ステップと、を具備するようにした。
【００２２】
この方法によれば、ＡＴＴのオンからオフへの切り替え閾値が誤って設定されている場合でも、ＡＴＴを早目に切り替えることとなるので、算出されるＧＣＡゲインをＧＣＡのゲイン制御可能範囲（ダイナミックレンジ）内に収めることができ、ＡＧＣ回路の増幅性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、ＧＣＡゲインをＧＣＡのゲイン制御可能範囲（ダイナミックレンジ）内に収めることができ、ＡＧＣ回路の増幅性能を向上させることができる。また、本発明に係るＡＧＣ回路が無線受信装置に搭載された場合、当該装置の受信性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の骨子は、ＡＴＴ（Attenuator）をオンからオフへと切り替える際の判断の基準となる閾値から、所定のオフセットを減じ、このオフセットが減じられた閾値を用いてＡＴＴのオンからオフへの切り替えを判断することである。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、本発明のＡＧＣ回路が無線受信装置に搭載される場合を例にとって説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００２７】
本実施の形態に係る無線受信装置は、無線信号を受信するアンテナ１００と、受信信号にダウンコンバート等の処理を施すＲＦ部１０１と、ＡＴＴ１０２と、ＧＣＡ１０３と、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０４と、Ａ／Ｄ変換後の信号の強度を所定の期間（短時間）測定する受信パワ測定部１０５と、測定された受信パワを保持する受信パワ保持部１０６と、受信パワの収束目標値を保持する目標収束値保持部１０８と、受信パワと目標収束値とから制御誤差を抽出する誤差抽出部１０７と、抽出された誤差に制御係数を乗じた上で累積加算する誤差蓄積部１０９と、ＡＴＴのオン／オフの切り替えの基準となる閾値を保持するＡＴＴ切り替え閾値保持部１１０と、ＡＴＴオフセットを保持するＡＴＴオフセット保持部１１１と、制御総ゲインをクリッピングする制御総ゲインリミッタ１１２と、制御総ゲイン保持部１１３と、受信信号のゲイン制御の開始を制御するゲイン制御開始部１１４と、初期ゲインを保持する初期ゲイン保持部１１５と、ゲイン制御開始時のＡＴＴのオン／オフ状態を保持する初期ＡＴＴ状態保持部１１６と、ＡＴＴ１０２のオン／オフを判定すると共に、ＧＣＡ１０３の制御ゲインを決定するＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７と、制御ゲインの更新タイミングに合わせて制御ゲインを更新する制御ゲイン更新部１１８と、ＡＴＴの切り替えタイミングに合わせてＡＴＴのオン／オフを更新するＡＴＴオン／オフ更新部１１９とを有する。
【００２８】
次いで、上記構成を有する無線受信装置の動作について説明する。
【００２９】
ゲイン制御開始部１１４は、外部よりゲイン制御開始の指示が与えられると、制御総ゲイン保持部１１３に対し、初期ゲイン保持部１１５から初期ゲインを読み出し、制御総ゲインとして設定（保持）するよう指示を伝える。制御総ゲイン保持部１１３は、保持している制御総ゲインを初期ゲイン保持部１１５から読み出した初期ゲインで置き換えた上で、制御総ゲインリミッタ１１２に初期ゲイン置き換えの旨を伝える。
【００３０】
制御総ゲインリミッタ１１２は、誤差蓄積部１０９に対し、初期ゲイン置き換えに伴って既に蓄積されていた誤差をクリアするよう指示し、制御総ゲイン保持部１１３の保持していた制御総ゲイン値を初期ゲイン値に設定する。
【００３１】
以上の動作により、制御総ゲインリミッタ１１２はゲイン更新状態となる。次に、これ以降の無線受信装置の動作を説明する。
【００３２】
制御総ゲインリミッタ１１２は、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７にゲイン更新の指示と更新後の総ゲイン値とを伝える。ここで、更新後の総ゲイン値は、例えば、ＧＣＡ１０３の可能動作範囲（ダイナミックレンジ）の全範囲にＡＴＴオフセットを加えた範囲内に制限される。
【００３３】
ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７には、ゲイン制御開始部１１４からゲイン制御開始指示が伝えられている。よって、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、制御総ゲインリミッタ１１２からゲイン更新の指示を受けとると、ＡＴＴ１０２の現在のオン／オフ状態を初期ＡＴＴ状態保持部１１６から読み出す。
【００３４】
また、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、ゲイン制御開始部１１４からゲイン制御開始指示を受け取っていない場合、制御総ゲインリミッタ１１２から受け取った制御総ゲイン値とＡＴＴ切り替え閾値保持部１１０が保持する各種切り替え閾値（IA_ATTTHH、IA_ATTTHL）とを比較する。ここで、IA_ATTTHH は、外部から設定されるＡＴＴのオンからオフへの切り替え閾値、IA_ATTTHL は、外部から設定されるＡＴＴのオフからオンへの切り替え閾値である。次に、IA_ATTTHH からＡＴＴオフセットを減じた値である IA_ATTTHH”（＝IA_ATTTHH−ＡＴＴオフセット）を算出する。そして、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、制御総ゲイン値が IA_ATTTHH”より大きい場合はＡＴＴ１０２をオフにし、制御総ゲイン値が IA_ATTTHH”以下の場合はＡＴＴ１０２をオンにすることを決定する。また、制御総ゲイン値が IA_ATTTHL より小さい場合はＡＴＴ１０２をオンにし、制御総ゲイン値が IA_ATTTHL 以上の場合はＡＴＴ１０２をオフにすることを決定する。
【００３５】
ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、上記の判断により、ＡＴＴ１０２のオン／オフ状態を決定した後、ＡＴＴ１０２のオン／オフの更新指示およびオン／オフ状態をＡＴＴオン／オフ更新部１１９に伝える。また、同様に、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、制御ゲイン更新部１１８に対し、ＧＣＡ１０３の制御ゲインの更新指示およびＧＣＡ１０３の制御ゲイン値を与える。ここで、ＧＣＡ１０３の制御ゲイン値は、ＡＴＴ１０２がオンの場合は、制御総ゲイン値にＡＴＴオフセット保持部１１１が保持しているＡＴＴオフセット値を加えたものであり、ＡＴＴ１０２がオフの場合は、制御総ゲイン値そのままの値である。
【００３６】
ＡＴＴオン／オフ更新部１１９は、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７からＡＴＴのオン／オフ更新の指示およびオン／オフ状態を与えられると、このオン／オフ状態の値に従って更新タイミングにあわせてＡＴＴ１０２のオン／オフを更新する。制御ゲイン更新部１１８は、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７から与えられたＧＣＡ制御ゲイン値で更新タイミングにあわせてＧＣＡ１０３のゲイン値を更新する。また、制御ゲイン更新部１１８は、ゲイン更新の指示を受信パワ測定部１０５に伝え、受信パワの測定を開始させる。
【００３７】
この後、アンテナ１００を介しＲＦ部１０１で受信された信号は、ＡＴＴ１０２で減衰もしくはスルーされ、ＧＣＡ１０３で増幅され、Ａ／Ｄ変換部１０４でＡ／Ｄ変換された後、受信パワ測定部１０５でパワが測定される。
【００３８】
受信パワ測定部１０５が測定を終了すると、測定結果更新の指示および測定結果が受信パワ保持部１０６に伝えられる。受信パワ保持部１０６は、誤差抽出部１０７に測定結果の更新に伴い誤差抽出を行うように指示する。誤差抽出部１０７は、誤差抽出が指示されると、受信パワ保持部１０６に保持されている測定結果を読み出し、この値から目標収束値保持部１０８に保持されている値を減算し、誤差の更新をした旨および誤差の値を誤差蓄積部１０９に伝える。誤差蓄積部１０９は、誤差の更新の旨および誤差の値を受け取ると、この誤差の値に収束係数を乗算し、保持されている総制御ゲインに乗算後の値を加算し、この値により総制御ゲインを更新する。そして、更新後の総制御ゲイン値とゲイン更新の旨とを制御総ゲインリミッタ１１２に伝える。
【００３９】
以上、本実施の形態に係る無線受信装置の動作について説明した。制御総ゲインリミッタ１１２がゲイン更新状態となった以降の上記の処理が繰り返されることにより、受信信号のＡＧＣ制御が行われる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部１１７は、ＡＴＴ１０２のオン／オフの切り替えを判断する際の基準となる閾値のうち、オンからオフへの切り替えの閾値から、ＡＴＴオフセット保持部１１１に保持される所定のＡＴＴオフセットを減じ、このオフセットが減じられた閾値を用いてＡＴＴ１０２のオン／オフの切り替えを判断する。よって、ＡＴＴ１０２のオンからオフへの切り替え閾値が誤って設定されている場合でも、ＡＴＴ１０２を早目に切り替えることとなるので、算出されるＧＣＡゲインをＧＣＡ１０３のゲイン制御可能範囲（ダイナミックレンジ）内に収めることができ、ＡＧＣ回路の増幅性能を向上させることができる。また、本実施の形態に係るＡＧＣ回路が無線受信装置に搭載されている場合、当該装置の受信性能を向上させることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、上記のオンからオフへの切り替え閾値からＡＴＴオフセット保持部１１１に保持されるＡＴＴオフセットを減じる場合を例にとって説明したが、減じるオフセット値はこれに限定されない。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、この無線受信装置は、図１に示した無線受信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態の特徴は、調整部２０１をさらに有し、ＡＴＴオフセット保持部１１１が保持するＡＴＴオフセットとＡＴＴ切り替え閾値保持部１１０が保持する切り替え閾値とをそれぞれ調整することである。
【００４４】
次いで、調整部２０１の各調整処理について説明する。
【００４５】
ＡＴＴオフセットの調整は、例えば、ＡＴＴオン／オフ切り替え閾値のうちの IA_ATTTHH をＧＣＡ１０３の動作点中央付近に設定し、ＲＦ部１０１への外部からの入力信号が徐々に小さくなり、ＡＴＴ１０２がオンからオフに切り替わる場合の切り替わり前後のＧＣＡ１０３のＧＣＡゲイン設定値の差を調べることにより行われる。なお、これは、ＡＴＴ１０２がオフからオンに切り替わる場合のＧＣＡゲイン設定値の差を調べても同じことである。
【００４６】
ＡＴＴ切り替え閾値の調整は、例えば、ＡＴＴオフセット保持部１１１にオフセットの値として０を与えた上で、ＲＦ部１０１への外部からの入力信号のパワの増加または減少に応じてＧＣＡ１０３のゲイン変化がどのようになるか調べ、ゲイン変化の線形性が保たれている部分に基づいてＡＴＴ切り替え閾値を求めることにより行われる。
【００４７】
このように、本実施の形態によれば、調整部２０１は、ＡＴＴ１０２がオン／オフ切り替わる前後のＧＣＡ１０３のゲインの差を調べ、ＡＴＴオフセットの調整を行う。また、調整部２０１は、ＡＴＴオフセット保持部１１１に適当なオフセットの初期値を与え、ＧＣＡ１０３のゲイン変化の線形性が保たれている部分を調べ、これに基づいてＡＴＴ切り替え閾値を調整する。よって、無線受信装置の外部においてＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値の再計算または再調整をさせることなく、これらの値の調整を無線受信装置内で自動で行うことができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、調整部２０１は、ＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値の調整を互いに独立した手順で行うため、ＡＴＴオフセットおよびＡＴＴ切り替え閾値を別個に調整することができる。
【００４９】
本発明に係るＡＧＣ回路は、セルラ方式等を用いた移動体通信システムの通信端末装置および基地局装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置および基地局装置を提供することができる。
【００５０】
なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るＡＧＣ回路は、増幅性能を向上させる効果を有し、ダイナミックレンジの広い受信信号を精度良く受信する必要のある移動体通信システムにおける無線受信装置等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態１に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】実施の形態２に係る無線受信装置の主要な構成を示すブロック図
【図３】理想状態におけるＧＣＡゲインとＡＴＴオフセットと制御総ゲインとの関係を説明するための図
【図４】発明が解決しようとする課題を説明するための図
【符号の説明】
【００５３】
１０２  ＡＴＴ
１０３  ＧＣＡ
１０５  受信パワ測定部
１１２  制御総ゲインリミッタ
１１７  ＡＴＴ／ＧＣＡ制御部
１１８  制御ゲイン更新部
１１９  ＡＴＴオン／オフ更新部
２０１  調整部
【図１】
2005151250.tif 000003
【図２】
2005151250.tif 000004
【図３】
2005151250.tif 000005
【図４】
2005151250.tif 000006