(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトラム拡散変調信号を復調可能な受信装置において、
受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更可能に増幅する可変利得増幅手段と、
前記可変利得増幅手段により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調手段と、
前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算手段と、
前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演算手段と、
前記相関演算手段により相関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出手段と、
前記電力演算手段と相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備え、
前記利得制御手段は、前記相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算手段の処理結果に基づく前記可変利得増幅手段の利得制御に切り換えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記可変利得増幅手段、及び直交復調手段は、アナログ信号としての前記スペクトラム拡散変調信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記相関演算手段は、デジタル信号に変換された前記２つの直交復調信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記利得制御手段は、前記スペクトラム拡散変調信号を受信した初期の段階では前記電力演算手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御し、該制御により受信電力が或る程度安定した後に前記相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項５】
スペクトラム拡散変調信号を受信する受信方法において、
受信に係るスペクトラム拡散変調信号を可変利得増幅手段により利得を変更可能に増幅する可変利得増幅工程と、
前記可変利得増幅工程により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調工程と、
前記直交復調工程により直交復調された２つの直交復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算工程と、
前記直交復調工程により直交復調された２つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演算工程と、
前記相関演算工程により相関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出工程と、
前記電力演算工程と相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御する利得制御工程とを備え、
前記利得制御工程は、前記相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算工程の処理結果に基づく前記可変利得増幅手段の利得制御に切り換えることを特徴とする受信方法。
【請求項６】
前記可変利得増幅工程、及び直交復調工程は、アナログ信号としての前記スペクトラム拡散変調信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項５記載の受信方法。
【請求項７】
前記相関演算工程は、デジタル信号に変換された前記２つの直交復調信号に対して処理を行うことを特徴とする請求項６記載の受信方法。
【請求項８】
前記利得制御工程は、前記スペクトラム拡散変調信号を受信した初期の段階では前記電力演算工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御し、該制御により受信電力が或る程度安定した後に前記相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御することを特徴とする請求項５記載の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散変調信号を復調可能な受信装置に関し、特に受信信号を増幅する際のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、セルラー電話などで次世代の通信方式としてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）が注目されている。このＣＤＭＡ方式は基本技術としてスペクトラム拡散の技術を応用している。送信側に於いて擬似雑音系列符号（拡散コード）による拡散変調を行い、受信側に於いて送信側で使用したものと同一の符号を使って逆拡散復調を行うことにより通信データを再生する。この拡散コードとしては、お互いに直交する（すなわち、２つの信号を乗積して積分した結果がゼロになる）複数の符号の組み合わせを使うことができる。この複数組の直交した符号を利用して、例えば基地局からはこの複数組の直交符号をそれぞれ通信する複数の移動局に割り振り、これら各組の符号で拡散変調した信号を多重化して同時に送信する。そして、各移動局では、受信を希望する信号に対応する符号を使用して逆拡散することにより、多重化された信号の中から所望の信号のみを取り出すことが可能となる。
【０００３】
このように、スペクトラム拡散通信の受信処理においては、送信側と同一の符号により逆拡散処理を行うが、この逆拡散処理にはマッチトフィルタや、スライディング相関器などの相関演算器が使われる。この相関演算器による受信信号の相関信号は、図４に示すようなものとなり、この信号波形のピーク（相関ピーク）から伝送データを再生する。なお、この相関ピークのレベルは相関演算器に入力される受信信号のレベルの比例する。
【０００４】
従来の受信装置の例を図２、図３に示す。従来、図２の例では、直交復調器４によりＩ成分とＱ成分に分離した信号Ｉ1，Ｑ1をＡ／Ｄ変換した後、ＩとＱの二乗和を求めることにより受信電力値を得て、この結果を用いてＡＧＣ制御部にてＶＧＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：利得可変増幅器）３の利得を制御することにより、Ａ／Ｄ変換器５に入力される信号レベルを無線伝搬の変動によらない一定値とする。
【０００５】
また、図３の例では、スペクトラム拡散変調処理時に使用された複数の拡散コードのうち、受信を希望する信号に対応する拡散コードで相関演算を実行する。その結果、図４に示す波形の相関ピークを得て、その相関ピークのレベルに応じてＡＧＣを行うことにより、所望の信号成分に対して精度よく利得を制御することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図２の例では、ＡＧＣのフィードバック制御はＡ／Ｄ変換器５のサンプルレート（このサンプルレートは、通常、ＣＤＭＡ方式では、チップレート、すなわち拡散信号の周波数の２倍以上）でサンプルされ、その各々について電力演算を実行するため、入力信号の変動に対して高速に追従できる高速なＡＧＣを実現できる。反面、基地局から各移動機へ送られてくる多重化された信号、および隣のセルの基地局からの信号など、全ての妨害波を含めた信号の全体の電力に対してＡＧＣを行うため、復調すべき信号成分に対するＡＧＣ精度は望めない。
【０００７】
一方、図３の例では、復調すべき受信信号の自己相関成分をマッチトフィルタ等による相関演算器６で取り出し、その相関ピーク信号の信号レベルに基づいてＡＧＣ制御をかけるため、図２の例に比較して所望の信号成分に対するＡＧＣ精度は良いため後段の復調特性の劣化を低減できるが、相関ピークはコード発生器１１で発生される拡散コードの１周期に１回しか発生しないため、ＡＧＣ制御部８に入力される信号が時間的に間引かれたものとなり、ＡＧＣの応答は遅くなる。
【０００８】
また、相関ピークのレベルが最大受信感度を下回るほど低下した場合を考えると、このときには相関ピークは検出されず、相関演算器６の出力は他の拡散コードにより拡散された信号からの相互相関などのノイズとなり、この時のＡＧＣは、このノイズが所定のしきい値に達するようにＶＧＡ３の利得（ゲイン）を調整する。
【０００９】
通常、自己相関のない信号による相関演算器６からの出力は小さいため、しきい値を超えるまでＶＧＡ３のゲインをあげると、その前段のＲＦ部２は総電力波形により動作しているため、信号レベルが結果的に上がり、アナログ回路であるＲＦ部２とＶＧＡ３は飽和領域に入る。この状態から受信感度範囲内のレベルの信号が入ってくると、その飽和したアナログ回路は飽和状態からの復帰動作となり、復帰に通常の応答以上の長い時間を要する。
【００１０】
本発明は、このような背景の下になされたもので、その課題は、受信したスペクトラム拡散信号を増幅する際の自動利得制御を高速、且つ高精度に行えるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、スペクトラム拡散変調信号を復調可能な受信装置において、受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更可能に増幅する可変利得増幅手段と、前記可変利得増幅手段により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調手段と、前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算手段と、前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演算手段と、前記相関演算手段により相関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出手段と、前記電力演算手段と相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備え、前記利得制御手段は、前記相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算手段の処理結果に基づく前記可変利得増幅手段の利得制御に切り換えるように構成されている。
【００１２】
また、本発明は、スペクトラム拡散変調信号を受信する受信方法において、受信に係るスペクトラム拡散変調信号を可変利得増幅手段により利得を変更可能に増幅する可変利得増幅工程と、前記可変利得増幅工程により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調工程と、前記直交復調工程により直交復調された２つの直交復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算工程と、
前記直交復調工程により直交復調された２つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演算工程と、前記相関演算工程により相関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出工程と、
前記電力演算工程と相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御する利得制御工程とを備え、前記利得制御工程は、前記相関レベル検出工程の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算工程の処理結果に基づく前記可変利得増幅手段の利得制御に切り換えるように構成されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図であり、本装置は、受信したスペクトラム拡散変調信号を復調可能に構成され、アンテナ１、ＲＦ部２、ＶＧＡ（利得可変増幅器）３、直交復調器４、Ａ／Ｄ変換器５、相関演算器６、検波器７、ＡＧＣ制御部８、電力演算部９、相関レベル検出部１０、およびコード発生器１１を有している。
【００２０】
ＲＦ部２は、アンテナ１で受信した高周波の無線信号をダウンコンバートする等のアナログ処理を行い、次段のＶＧＡ３の入力形態に適合する信号として入力する。アンテナ１とＲＦ部２の利得は常に一定であるため、ＲＦ部２から出力される信号レベルはアンテナ１から受信された受信信号レベルに比例したレベルとなり、電波の伝搬状況の変化によりレベルは大きく変動する。ＶＧＡ３は、外部からの利得制御信号により利得を変える機能を持つ利得可変増幅器であり、ＶＧＡ３の利得は、ＡＧＣ制御部８により受信信号レベルに応じて制御される。
【００２１】
ＣＤＭＡ方式では、受信信号は互いに直交するＩ成分とＱ成分を含む形で直交変調されている。そこで、直交復調器４は、ＶＧＡ３を含む一連のＡＧＣループでレベルが一定となった受信信号の中から２つの直交成分を分離することにより復調し、信号Ｉ1とＱ1を出力する。この直交復調器４からの出力信号Ｉ1、Ｑ1は、それぞれＡ／Ｄコンバータ５によりディジタル値に変換され、ディジタル信号Ｉ2、Ｑ2として相関演算器６、および電力演算部９に出力される。ただし、このディジタル信号Ｉ2、Ｑ2は、送信時のスペクトラム拡散変調処理に使用された全ての拡散コードに対応する成分を含んでいる。
【００２２】
相関演算器６では、コード発生器１１から発生される所望の信号に対応する拡散コードに基づいて信号Ｉ2、Ｑ2について相関演算を行うことにより逆拡散を行い、２つの相関ピーク信号（相関値）Ｉ3、Ｑ3を検波器７、相関レベル検出部１０に出力する。この２つの相関ピーク信号Ｉ3、Ｑ3は、所望の信号のみに対応するものとなっている。従って、検波器７により、相関ピーク信号Ｉ3、Ｑ3に対して検波処理を行うことにより、所望の通信データＩ4、Ｑ4が復元される。
【００２３】
次に、ＡＧＣについて、詳細に説明する。
【００２４】
Ａ／Ｄコンバータ５の出力であるＩ2、Ｑ2の２つの信号から、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算を実行すると、アンテナ１からコンバータ５までの信号の流れで受信された信号の全エネルギーに比例した信号を得ることができる。このエネルギーレベル信号を利用してＶＧＡ３の利得を制御することにより、信号Ｉ1とＱ1の信号レベルをアンテナ１にて受信された信号レベルに関係なく一定にすることが可能となる。
【００２５】
図１の例では、信号１2，Ｑ2を電力演算部９により、（Ｉ2＋Ｑ2）に相当する演算を行って総受信電力値を求める。その総電力演算値によりＡＧＣ制御部８にてＶＧＡ３を制御して、ｌ1、Ｑ1を総受信電力値に対して一定となるように制御する。以下、このＡＧＣループを電力演算によるＡＧＣと呼ぶ。
【００２６】
電力演算によるＡＧＣは、ディジタル信号I2、Ｑ2がチップレート（拡散変調信号の周波数）の２倍程度の高速なレートで出力するため、高速な応答のＡＧＣを形成することが可能になる。しかし、ＣＤＭＡ方式においては、受信信号には、本受信装置が受信したい信号、すなわち本受信装置の使用している拡散コードでスペクトラム拡散変調された信号以外に、他の受信装置に対応する別の拡散コードでスペクトラム拡散変調された信号や隣接セルの基地局からの信号など、本受信装置にとってはノイズとなる成分も含まれている。そのため、本受信装置では、それら全ての成分が加わった信号として受信する。
【００２７】
相関演算器６より前の回路では、上記ノイズ成分を含む信号から、本受信装置で受信を所望する信号成分のみを分離することはできないので、信号I2、Ｑ2は、やはり本受信装置が所望する信号成分以外のノイズ成分を含むこととなる。従って、電力演算部９により演算される受信電力値は、このノイズ成分を含む総受信電力値となる。その結果、ＡＧＣ制御部８により、この総受信電力値を使用してＶＧＡ３の利得を制御したとしても、その制御は、総受信電力を一定とするものとなり、本受信装置が所望する信号以外のノイズ成分の状態により、相関演算器６から出力される相関レベルは変化することになる。これにより、後段の検波部７へ出力する相関ピーク信号のレベルがばらつき、検波処理の精度に影響を与える。
【００２８】
そこで、本受信装置では、上記の問題を解決すべく、電力演算によるＡＧＣを行うと共に、以下に説明するように、相関レベル検出部１０の出力結果をも利用してＡＧＣを行っている。
【００２９】
すなわち、相関演算器６では、複数の拡散コードに基づいてスペクトラム拡散変調されて多重化された受信信号の中から、所望の信号を検出するために、所望の信号のスペクトラム拡散変調に使用された拡散コードをコード発生器１１から得て、その所望信号に対応する拡散コードに基づいて相関演算を行い、相関ピーク信号（相関値）Ｉ3、Ｑ3を出力する。この相関ピーク信号Ｉ3、Ｑ3の信号レベルは、所望信号のレベルにのみ比例している。そこで、相関レベル検出部１０では、相関ピークＩ3、Ｑ3のレベル値をＩ，Ｑ成分それぞれについて求める。そして、ＡＧＣ制御部８では、この相関ピークＩ3、Ｑ3のレベル値に基づいてＶＧＡ３の利得を制御することにより、受信信号のうち、所望の信号成分に対応する相関ピーク信号Ｉ3、Ｑ3の信号レベルが一定となるようにする。以下、このＡＧＣループを相関レベルによるＡＧＣと呼ぶ。
【００３０】
しかし、この相関レベルによるＡＧＣでは、相関演算器６による相関ピーク信号の検出が拡散コードの１周期に１つとなるため、時間的にはレートの低い出力しか得られない。そのために、ＡＧＣの応答としては遅いものとなるため、ＡＧＣで制御された出力値が期待するレベルに安定するまでの時間を要する。そこで、ＡＧＣ制御部８は、以下に説明するように、電力演算部９からの総受信電力の信号と、相関レベル検出部１０からの所望の受信信号の信号レベル値の両方を利用してＶＧＡ３を制御する。
【００３１】
すなわち、初期状態を本受信装置が信号をなにも受信していない状態とすると、初期状態では電力演算部９も、相関レベル検出部１０も出力する信号は非常に低いレベルとなるため、ＡＧＣ制御部８はＶＧＡ３の利得を最大として、無線信号の到来を待っている。この状態から本受信装置が送信機からの送信信号を受信すると、応答の早い電力演算部９からの総受信電力値が出力されるまでの過渡状態では、ＶＧＡ３およびＲＦ部２は増幅率が最大となっているため飽和状態となる。
【００３２】
電力演算部９からの出力が入力の飽和に応答して上昇するに従い、ＡＧＣ制御部８はＶＧＡ３の利得を落とすことにより、信号Ｉ2、Ｑ2における総受信電力レベルを一定とする。この最終安定値に対して予め設定された誤差範囲に到達した段階で、ＡＧＣ制御部８は制御ループを相関レベルによるＡＧＣに切り替える。
【００３３】
相関レベルによるＡＧＣでは、総受信電力のうち、コード発生器１１から発生された拡散コードと相関のある信号成分、すなわち本受信装置で受信を所望する信号成分の相関レベルのみに基づいてＡＧＣをかけるため、Ｉ3、Ｑ3では所望の信号成分Ｉ3、Ｑ3を一定とすることが可能となる。
【００３４】
この相関レベルによるＡＧＣを行った場合のＶＧＡ３の利得安定レベルと、先の受信電力によるＡＧＣを行った場合のＶＧＡ３の利得安定レベルとは異なる。従って、相関レベルによるＡＧＣの結果、受信電力によるＡＧＣの予め設定された誤差範囲を超えてしまうことも考えられるが、ＡＧＣ制御部８は、この状態ではそのまま相関レベルによるＡＧＣによる制御を継続する。そして、相関レベルによるＡＧＣについても別途、誤差範囲を予め設定しておき、この誤差範囲を超えた場合にのみ、受信電力によるＡＧＣに移行するようにしている。
【００３５】
このように、ペクトラム拡散変調信号を受信した初期の段階では電力演算部９にて演算された受信信号の電力に基づいてＶＧＡ３の利得を制御し、この制御により受信電力が或る程度安定した後に相関レベル検出部１０により検出された相関ピーク信号の信号レベルに基づいてＶＧＡ３の利得を制御することにより、受信信号レベルが大きく変化した場合の応答が相関レベルのみを利用した場合と比較して高速になり、また受信信号レベルが瞬時に大きな変化をした場合の飽和状態からの復帰が高速となる。さらに、安定時には相関レベルによる自動利得制御となるため、所望の信号成分にのみ注目した制御が可能となり、高精度な自動利得制御が可能となる。すなわち、自動利得制御において高速性と高精度性とを両立することができる。
【００３６】
なお、上記説明では、スペクトラム拡散変調時に使用される拡散コード系列については言及していないが、本発明は、この拡散コード系列として、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍａｍ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｄｅ）、Ｇｏｌｄ符号系列等の各種のＰＮ系列（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄａｍ  Ｎｏｉｓｅ）等を使用した場合にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スペクトラム拡散変調信号を復調可能な受信装置において、受信に係るスペクトラム拡散変調信号を利得を変更可能に増幅する可変利得増幅手段と、前記可変利得増幅手段により増幅されたスペクトラム拡散変調信号を直交復調する直交復調手段と、前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号に対して拡散コードにより相関演算を行うことにより逆拡散を行う相関演算手段と、前記直交復調手段により直交復調された２つの直交復調信号から受信電力を演算する電力演算手段と、前記相関演算手段により相関演算されて出力された相関ピーク信号に基づいて受信に係るスペクトラム拡散変調信号の信号レベルを検出する相関レベル検出手段と、前記電力演算手段と相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備え、前記利得制御手段は、前記相関レベル検出手段の処理結果に基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御した結果、前記スペクトラム拡散変調信号の信号レベルが予め設定された誤差範囲を逸脱した場合には、前記電力演算手段の処理結果に基づく前記可変利得増幅手段の利得制御に切り換えるように構成したので、受信したスペクトラム拡散変調信号を増幅する際の自動利得制御を高速、且つ高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来の第１の受信装置例の概略構成を示すブロック図である。
【図３】従来の第２の受信装置例の概略構成を示すブロック図である。
【図４】相関ピーク信号を示す図である。
【符号の説明】
３  ＶＧＡ（利得可変増幅器）
４  直交復調器
５  Ａ／Ｄ変換器
６  相関演算器
７  検波器
８  ＡＧＣ制御部
９  電力演算部
１０  相関レベル検出部
１１  コード発生器
【図１】
0003912896.tif 000002
【図２】
0003912896.tif 000003
【図３】
0003912896.tif 000004
【図４】
0003912896.tif 000005