JP3689625B2 - 受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置に関し、詳細には、ＵＨＦ波マイクロ波及びミリ波等の電波を利用したデジタル信号及びアナログ信号を復調する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線通信機における受信回路では、受信信号のダイナミックレンジを大きく設定するために高周波段に可変アッテネータ（可変減衰器）を備えた構成を採ることが多かった。また、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）の基地局などは、近年の高密度設置やユーザの増加に伴い、強い電波を受信しているが、この時の受信レベルが過大になった場合に対応できるようにするため、受信レベルのダイナミックレンジを伸長させる回路が必要になっている。
【０００３】
従来、受信系におけるアッテネータ及びＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路に代表される増幅器の利得制御は、ＲＦ信号及びＲＦ信号をダウンコンバートした中間周波数信号（ＩＦ信号）を、主に対数アンプで構成される受信レベル指示回路（以下、ＲＳＳＩ回路という）によって直流信号に変換した後、更に電流電圧変換を行って出力されるＲＳＳＩ出力信号（電圧信号）を読み取ることによって行われている。従来の回路ブロックの一例を図９に示す。
【０００４】
図９は、従来の受信回路の高周波部の構成を示す図である。
図９において、アンテナ１から受信した高周波受信信号は、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２を介して、アッテネータ３で減衰された後に高周波増幅器（ＬＮＡ）４を介してミキサ５に送られ、ミキサ５で図示しないＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路と接続されたＶＣＯ（Voltage Controlled Osilator）からの局部発信周波数信号と混合され、得られた中間周波数（ＩＦ）信号が中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６を介して中間周波数ＡＧＣ増幅器７で増幅され、図示しない増幅部に出力される。また、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６から出力された中間周波数信号は、ＲＳＳＩ回路８に送出され、ＲＳＳＩ回路８でＲＳＳＩ出力信号を生成し、受信レベル制御部９に出力する。受信レベル制御部９では、ＲＳＳＩ出力信号を所定の閾値と比較することにより電波状態（受信レベル）を判定し、この判定結果に従ってアッテネータ制御信号及びＡＧＣ制御信号をアッテネータ３及びＡＧＣ増幅器７にそれぞれ出力し、受信レベルを制御する。
従来の受信装置において、アッテネータを制御して、入力信号レベルを調整している具体的な例としては、例えば特開平１１−５５１３８号公報、特開平１０−８４２９４号公報に記載された受信装置がある。
【０００５】
特開平１１−５５１３８号公報に記載の装置は、ミキサ部の前段に回路損失部を設け、中間周波数信号から生成したＲＳＳＩ信号を、２つの閾値と比較、受信レベルを判定して、損失回路部のスイッチをオンオフすることによって、ダイナミックレンジを伸長している。
また、特開平１０−８４２９４号公報に記載の装置は、２つのアッテネータをＲＳＳＩ出力信号と復調した信号のエラーカウント数により制御して、受信信号レベルを適切に保つようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の受信装置にあっては、以下のような問題点があった。
例えば、高速のデジタル無線ＬＡＮシステム及び無線ホームリンク等の無線ネットワークシステムにおいては、アクセスポイントとの伝送距離が数センチメートルと極端に近く、過大な信号が入力される場合や、伝送距離が数百メートルと離れており、微弱な入力信号しか入力しない場合があり、この両方を受信できる性能が要求されている。また、高速の伝送速度を実現するための、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなど多値変調方式では信号歪みのより一層の低減が必要である。さらに、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａなどに準拠した無線規格においては、受信信号レベルを適時、正確にシステム制御部（ＭＡＣ（Media Access Control）層など）に伝送する必要がある。
【０００７】
従来の回路システムでは、強電界時においては、入力信号レベルが強過ぎ、ＲＳＳＩ回路の入力ダイナミックレンジを越えてしまう場合があり、この状態においては、出力信号が線形性を失うために、正確なＲＳＳＩ信号を出力することができなかった。これに対処する方法として、従来では図９に示すようなシステムを用いて、強電界時にはあらかじめフロントエンド部にアッテネータを入れて、入力信号レベルを低下させる方法が採られてきたが、この場合は弱電界時における復調性能が犠牲になってしまい、広範囲な入力信号レベルに対処することが難しかった。
【０００８】
また、上記各公報に記載の受信装置は、以下に述べるように、ＲＳＳＩ回路のダイナミックレンジの拡大と受信状態の正確な伝達及び、入力信号レベルを適切な大きさに調整する機能を同時に満たしていない。
特開平１１−５５１３８号公報に記載の受信装置は、損失回路部がスイッチのオンオフによる１段階のみの切替であるため、ダイナミックレンジの伸長に限度があること、また受信レベルの判定結果をＲＳＳＩのダイナミックレンジの伸長を目的としている技術であるため、損失補正などの演算機能がなく、受信信号の正確な伝達を伝えるには不向きな構成になっている。
【０００９】
また、特開平１０−８４２９４号公報に記載の受信装置は、ＲＳＳＩ出力信号のダイナミックレンジの拡大を目的とする技術ではない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ＲＳＳＩ回路の入出力におけるダイナミックレンジを実質的に拡大し、弱電界時における復調性能を犠牲にすることなく、強電界時における、ミキサ、ＡＧＣ回路その他システム個々の回路の飽和を防止し、広範囲の信号レベルが受信でき、なおかつシステム制御部に適時、正確な受信レベルを伝送できる受信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、フロントエンドに設けられた第１のアッテネータと、受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、前記受信レベル指示信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１１】
本発明の受信装置は、高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、前記高周波増幅部と前記ミキサ部との間に設けられた第１のアッテネータと、受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、前記受信レベル指示信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１２】
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記ミキサ部の後段に設けられたものであってもよい。
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記第１のアッテネータと前記高周波増幅部との間に設けられたものであってもよい。
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記高周波増幅部と前記第１のアッテネータとの間に設けられたものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な受信装置の実施の形態について詳細に説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施の形態の受信装置の高周波部の回路構成を示す図である。本実施の形態の説明にあたり、図９と同一構成部分には同一符号を付している。
【００１４】
〔構成例１〕
図１は、本実施の形態の受信装置の第１の構成図である。
図１において、受信装置は、アンテナ１、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、高周波増幅器（ＬＮＡ）４（高周波増幅部）、ミキサ５（ミキサ部）、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６、中間周波数ＡＧＣ増幅器７、中間周波数信号から受信信号レベルを検出し、対数変換してＲＳＳＩ出力信号を出力するＲＳＳＩ回路８（受信レベル指示信号生成部）、ＲＳＳＩ回路８の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）及び、第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０及びＡＧＣ増幅器７を制御する受信レベル制御部９を備えて構成される。
上記第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９は、全体として、受信信号制御ブロック２０を構成する。
【００１５】
すなわち、本受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６と中間周波数ＡＧＣ増幅器７の間から分岐されている。
受信レベル制御部９は、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）及び中間周波数ＡＧＣ増幅器７に、それぞれアッテネータ１制御信号、アッテネータ２制御信号及びＡＧＣ制御信号を出力する。
【００１６】
〔構成例２〕
図２は、本実施の形態の受信装置の第２の構成図である。
図２に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６と中間周波数ＡＧＣ増幅器７の間から分岐されている。
【００１７】
〔構成例３〕
図３は、本実施の形態の受信装置の第３の構成図である。
図３に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、第１のアッテネータ３と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間から分岐されている。
【００１８】
〔構成例４〕
図４は、本実施の形態の受信装置の第４の構成図である。
図４に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、高周波増幅器（ＬＮＡ）４と第１のアッテネータ３の間から分岐されている。
【００１９】
上記各構成例に示したように、本実施の形態の受信装置は、フロントエンド又は高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５との間に設けられた第１のアッテネータ３を備えるとともに、ＲＳＳＩ回路８の前段に、ＲＳＳＩ回路８の入力信号レベルを調節するための第２のアッテネータ１０を備え、これら第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０及びＡＧＣ増幅器７が、受信レベル制御部９により制御される構成となっている。
【００２０】
図５は、本実施の形態の受信装置の受信信号制御ブロックの構成図であり、図１の構成例１の受信装置に適用したものである。
図５において、受信装置は、受信アンテナ１、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、高周波増幅器（ＬＮＡ）４、ミキサ５、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６、中間周波数ＡＧＣ増幅器７、ＲＳＳＩ回路８、第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）、第１の減衰量カウンタ１１、第２の減衰量カウンタ１２、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、出力レベル判定器１５、及び受信レベル制御部１６を備えて構成される。
【００２１】
第１の減衰量カウンタ１１は、カウンタ１制御信号を受けて受信開始からの処理ステップをカウントし、カウンタ１出力信号を受信レベル制御部１６に出力するとともに、アッテネータ１制御信号を第１のアッテネータ３に出力する。
第２の減衰量カウンタ１２は、カウンタ２制御信号を受けて受信開始からの処理ステップをカウントし、カウンタ２出力信号を受信レベル制御部１６に出力するとともに、アッテネータ２制御信号を第２のアッテネータ１０に出力する。
【００２２】
出力レベル判定器１５は、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路８の線形出力範囲に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、範囲内であればアナログＲＳＳＩ信号を出力する。
Ａ／Ｄコンバータ１３は、アナログＲＳＳＩ信号出力をデジタルＲＳＳＩ出力信号に変換して受信レベル制御部１６に出力する。
【００２３】
Ｄ／Ａコンバータ１４は、受信レベル制御部１６からのデジタルＡＧＣ制御信号をアナログＡＧＣ制御信号に変換して中間周波数ＡＧＣ増幅器７に出力する。
受信レベル制御部１６は、デジタルＲＳＳＩ出力信号を所定の閾値と比較し、閾値外であれば、第２のアッテネータ１０の減衰量を調節する制御を行うとともに、第１及び第２のアッテネータの減衰量とＲＳＳＩ出力信号を演算し、フロントエンド入力信号に比例した受信レベル信号を出力する制御を行う。さらに、第１のアッテネータ３及びその他の可変減衰器と、ＡＧＣ増幅器７及びその他の可変利得増幅器の制御を行う。
【００２４】
以下、上述のように構成された受信装置の動作を説明する。まず、受信信号を制御する手段及び受信信号の処理方法について述べる。
基地局あるいは移動局等によって送信された信号波は、受信アンテナ１によって受信され、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２により、信号帯域外の雑音及び不要波の除去が行われる。
【００２５】
初期状態では、第１のアッテネータ３は、減衰量０ｄＢにセットされているので、信号はこのまま減衰せずに通過し、高周波増幅器（ＬＮＡ）４によって規定量（通常は、１０ｄＢ程度）増幅され、ミキサ５によって中間周波数信号（ＩＦ信号）に変換され、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６によってイメージ等の妨害波、不要な雑音等の除去が行われる。
中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６通過後、ＩＦ信号は２系統に分岐される。一方のＩＦ信号は、ＡＧＣ増幅器７により、復調器に適正な入力レベルまでＩＦ信号を増幅された後、復調器によって、ベースバンド信号が復元される。
【００２６】
他方のＩＦ信号は、初期状態では減衰量０ｄＢの第２のアッテネータ１０を通過した後、ＲＳＳＩ回路８によって、直流信号に変換された後、内部の電流電圧変換増幅器によって、入力信号レベルに比例した直流電圧が出力される。このＲＳＳＩ出力電圧は、２つの閾値をもつ出力レベル判定器１５によって、２つの基準電圧（例えば、０．５Ｖと２．０Ｖ）と比較され、基準電圧の範囲内（例えば、１．５Ｖ）であればこのまま信号を出力し、Ａ／Ｄコンバータ１３によってデジタル信号に変換され、受信レベル制御部１６に送られる。
受信レベル制御部１６では、送られたＲＳＳＩ信号により、第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０、及びＡＧＣ増幅器７等のゲインを制御する信号を送出し、各ブロックにおいて、適切に信号処理動作を行えるように制御する。
【００２７】
図６は、ＲＳＳＩ出力信号の閾値設定を示す図であり、２つの閾値（Ｖｔｂ，Ｖｔ１）の設定の一例を示す。この図に示すように、２つの閾値はＲＳＳＩ回路の出力信号が温度特性その他のバラツキを考慮した場合においても、線形性を保持している領域の上下の限界点に設定する。この例では、低い方の閾値電圧を０．５Ｖ、高い方の閾値電圧を２．０Ｖとしている。
【００２８】
図７は、第２のアッテネータ１０減衰量と入力信号ダイナミックレンジを示す図である。ここでは、３ステップ（２０ｄＢ／１ステップ）の可変範囲をもつ、第１のアッテネータ３及び第２のアッテネータ１０を使用した場合におけるダイナミックレンジ拡大の一例を示す。
【００２９】
図９に示したような従来の受信装置のダイナミックレンジ（中間周波数信号）は、−７０〜＋２０ｄＢｍであるが、本実施の形態によれば、図７から分るように−７０〜＋５０ｄＢｍに線形性（リニアリティー）が拡大する。
図８は、本実施の形態の受信装置における受信レベル信号処理の方法の一例を示すフローチャートである。図中、ＳＴはフローの処理ステップである。
【００３０】
受信開始後の初期状態においては、第１のアッテネータ３のステップ数（ＣＯＵＮＴ１）及び第２のアッテネータ１０のステップ数（ＣＯＵＮＴ２）は、いずれも０（すなわち、減衰量０ｄＢ）に設定されているので、受信中間周波数信号は、第１及び第２のアッテネータで減衰されずに、ＲＳＳＩ回路８によって、アナログＲＳＳＩ電圧（Ｖｒ）を発生する。このアナログＲＳＳＩ電圧をコンパレータ等で構成される出力レベル判定器１５に入力し、高い方の閾値電圧（Ｖｔｈ）及び低い方の閾値電圧（Ｖｔ１）と比較を行う（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）。
【００３１】
ＶｒがＶｔｈ以下で、なおかつＶｔ１以上の場合は、ＲＳＳＩ回路８の出力信号は線形性が十分な領域であり、この場合はＲＳＳＩ信号をＡ／Ｄコンバータ１３により、デジタル信号に変換して、受信レベル制御部１６に信号を送出する（ステップＳＴ４）。
ＶｒがＶｔ１より小さい場合には、そのときのＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２の状態によってフローが制御される。すなわち、ＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が共に０の場合には、アッテネータの減衰量が０ｄＢであり、これ以上ＲＳＳＩ入力信号を大きくできないので、ＲＳＳＩ信号をこのままＡ／Ｄコンバータ１３に送出する（ステップＳＴ６及びステップＳＴ７）。
【００３２】
一方、ＣＯＵＮＴ２が０以外の場合においては、ＣＯＵＮＴ２から１を減ずることによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）減ずることによって、ＲＳＳＩ入力信号レベルを大きくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ８）。また、一方ＣＯＵＮＴ２が０で、ＣＯＵＮＴ１が０以外の場合においては、ＣＯＵＮＴ１から１を減ずることによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）減少させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを大きくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ９）。上記処理をＶｒが２つの閾値内に収束するか、又はＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が０に一致するまで繰り返す。
【００３３】
ＶｒがＶｔｈより大きい場合についても、そのときのＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２の状態によってフローが制御される。すなわち、ＣＯＵＮＴ１がＣＯＵＮＴ１ＭＡＸ（第１のアッテネータ３の最大ステップ数）と等しく、かつＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸ（第２のアッテネータ１０の最大ステップ数）と等しい場合には、アッテネータの減衰量は設定できる最大値になっており、これ以上ＲＳＳＩ入力信号を減衰することはできないので、ＲＳＳＩ信号をこのままＡの変換器に送出する（ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１）。
【００３４】
一方、ＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸより小さい場合においては、ＣＯＵＮＴ２に１を加算することによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）増加させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを小さくした上で、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ１２）。また、一方ＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸと等しく、ＣＯＵＮＴ１がＣＯＵＮＴ１ＭＡＸより小さい場合においては、ＣＯＵＮＴ１に１を加算することによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）増加させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを小さくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ１３）。上記処理をＶｒが２つの閾値内に収束するか、またはＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が最大ステップ数に一致するまで繰り返す。
【００３５】
ステップＳＴ４の処理によりＡ／Ｄコンバータ１３から出力されたデジタルＲＳＳＩ出力信号は、受信レベル制御部１６に出力される。受信レベル制御部１６では、ＣＯＵＮＴ１、ＣＯＵＮＴ２及びＲＳＳＩ出力信号レベルより、第１及び第２のアッテネータの減衰量に関係せずに、フロントエンド入力した受信信号に比例した受信レベルＰ（ｄＢｍ）を算出して、図示しないシステム制御部に送出する（ステップＳＴ５）。
受信レベルＰは、以下の式（１）で表現できる。
【００３６】
Ｐ＝ＣＯＵＮＴ１×ＳＴＥＰ１＋ＣＯＵＮＴ２×ＳＴＥＰ２＋Ｖｒｓｓｉ …（１）
ＳＴＥＰ１：第１のアッテネータにおける１ステップ当たりの減衰量
ＳＴＥＰ２：第２のアッテネータにおける１ステップ当たりの減衰量
Ｖｒｓｓｉ：ＲＳＳＩ出力信号電圧に対応する信号レベル
【００３７】
図８において、ステップＳＴ１の処理、すなわちＶｒが閾値電圧（Ｖｔｂ、Ｖｔｌ）内の場合は正確入力信号レベルをシステム制御部に伝達することができる。ステップＳＴ２の処理、すなわちＣＯＵＮＴ１とＣＯＵＮＴ２が共に０の場合、及びステップＳＴ３の処理、すなわちＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が最大ステップ数に一致した場合においては、ＲＳＳＩ出力電圧は入力信号レベルに対して線形性を保持していない領域であり、信号電圧に誤差が生じてしまうが、ソフトリミットとしての機能は十分果たすことが可能であり、ＲＳＳＩ信号のリニアリティーの範囲外においても、おおまかな受信レベルの状態を出力することができる。この機能は、端末間の送受信距離が変化する通信システム等においては、受信状態をシステム制御部が認識するために必要な機能である。
【００３８】
また、受信レベル制御部１６は、式（１）で算出される入力信号レベルによって、第１のアッテネータ３等の減衰器における減衰量、及びＡＧＣ増幅器７等の可変増幅器のゲインを再設定することによって、高周波入力信号のダイナミックレンジを拡大し、本受信装置中において、個々の回路ブロックの飴和や過小信号の入力を防止することが可能である。
【００３９】
上記は、本実施の形態の受信装置を、図１の構成例１の受信装置に適用したものであるが、他の構成例２乃至４に適用してもよい。
すなわち、図２に示す構成例２に適用した受信装置では、高周波増幅器（ＬＮＡ）４の後段に、第１のアッテネータ３を挿入しているので、高周波増幅器（ＬＮＡ）４に対する入力信号レベルの調整ができないので、高周波増幅器（ＬＮＡ）４は入力信号範囲に対して十分なダイナミックレンジをもつ必要があるが、フロントエンド部における損失が少なくなるので、システム全体の雑音指数（ＮＦ）が図１の構成例１に適用した場合より、改善できる長所を有する。
【００４０】
また、図３に示す構成例３に適用した受信装置では、入力ＲＦ信号を中間周波数に変換する前に第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８、受信レベル制御部９が挿入されているので、ＲＳＳＩ回路８の入力周波数が高周波に対応できていなければならないが、直接ＲＦ信号レベルを表示できる長所を有する。
さらに、図４に示す構成例４に適用した受信装置では、上記構成例３の特長及び構成例４の特長を兼ね備えている。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係る受信装置は、フロントエンド、又は高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５との間に設けられた第１のアッテネータ３と、受信信号からＲＳＳＩ出力信号を生成するＲＳＳＩ回路８と、ＲＳＳＩ回路８の前段に設けられ、入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータ１０と、ＲＳＳＩ出力信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず第２のアッテネータ３の減衰量を調整し、該調整後、第１及び第２のアッテネータの減衰量を調整する受信レベル制御部９とを備えて構成したので、ＲＳＳＩ回路８の飽和を防止して、ＲＳＳＩ回路８における入力信号ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００４２】
すなわち、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路８の線形出力範囲（図７参照）に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、閾値外であれば、第１のアッテネータ３の減衰量を調節することにより、ＲＳＳＩ回路８の出力電圧に関する飽和を防止して、ＲＳＳＩ回路８の入力ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。また、第１及び第２のアッテネータの減衰量と、ＲＳＳＩ出力信号レベルを演算することによって、第１及び第２のアッテネータの減衰量に関係なく、フロントエンド入力信号に比例した受信レベル信号が出力することが可能になる。さらに、ＲＳＳＩ出力信号レベルを利用することによって、第１のアッテネータ３及びその他の可変減衰器と、ＡＧＣ増幅器７及びその他の可変利得増幅器の制御を行い、弱電界域での復調性能を犠牲にすることなく、強電界域での信号歪みを低減することによって復調性能を向上させることが可能になる。
【００４３】
なお、上記実施の形態に係る受信装置では、無線受信機の受信部に適用した例であるが、受信レベルを調整するものであればどのような装置に用いてもよく、例えば無線及び有線の送受信機、中継器、ＴＶの映像検波回路等の各種制御装置の利得調整部等に適用できることは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、受信装置の名称を用いているが、これは説明の便宜上であり、例えば復調回路、ＡＧＣ装置等でもよく、また、通信装置等の一部に組み込まれたものであってもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、デジタル制御により受信レベルを調整する手段について説明したが、処理方法は各種の変形が可能である。また、アナログ制御であってもよい。
さらに、上記受信装置を構成するフィルタ、増幅器、ＡＧＣ回路等の種類、数などは上述した各実施の形態に限られない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路のリニアリティーが確保できる範囲に応じて、あらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、閾値外であれば、第１のアッテネータ、及び第２のアッテネータの減衰量を調節することにより、ＲＳＳＩ回路のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００４６】
また、受信装置内の各回路ブロックにおいて、算出した入力信号レベルに基づいて、第１のアッテネータ等における減衰量、及びＡＧＣ等の可変増幅器のゲインを制御することによって、高周波入力信号のダイナミックレンジを拡大することができ、各回路ブロックの飽和や過小信号の入力を防止することができる。
したがって、弱電界時における復調性能を犠牲にすることなく、強電界時における、ミキサ、ＡＧＣ回路その他システム個々の回路の飽和を防止し、広範囲の入力信号レベルに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の受信装置の第１の構成図である。
【図２】本実施の形態の受信装置の第２の構成図である。
【図３】本実施の形態の受信装置の第３の構成図である。
【図４】本実施の形態の受信装置の第４の構成図である。
【図５】本実施の形態の受信装置の受信信号制御ブロックの構成図である。
【図６】本実施の形態のＲＳＳＩ出力信号の閾値設定を示す図である。
【図７】本実施の形態の受信装置の第２のアッテネータ減衰量と入力信号ダイナミックレンジを示す図である。
【図８】本実施の形態の受信装置における受信レベル信号処理の方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来の受信回路の高周波部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 受信アンテナ
２ 高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）（高周波増幅部）
３ 第１のアッテネータ（アッテネータ１）
４ 高周波増幅器（ＬＮＡ）（高周波増幅部）
５ ミキサ（ミキサ部）
６ 中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）
７ 中間周波数ＡＧＣ増幅器
８ ＲＳＳＩ回路（受信レベル指示信号生成部）
９ 受信レベル制御部
１０ 第２のアッテネータ（アッテネータ２）
１１ 第１の減衰量カウンタ
１２ 第２の減衰量カウンタ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ Ｄ／Ａコンバータ
１５ 出力レベル判定器
１６ 受信レベル制御部
２０ 受信信号制御ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置に関し、詳細には、ＵＨＦ波マイクロ波及びミリ波等の電波を利用したデジタル信号及びアナログ信号を復調する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線通信機における受信回路では、受信信号のダイナミックレンジを大きく設定するために高周波段に可変アッテネータ（可変減衰器）を備えた構成を採ることが多かった。また、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）の基地局などは、近年の高密度設置やユーザの増加に伴い、強い電波を受信しているが、この時の受信レベルが過大になった場合に対応できるようにするため、受信レベルのダイナミックレンジを伸長させる回路が必要になっている。
【０００３】
従来、受信系におけるアッテネータ及びＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路に代表される増幅器の利得制御は、ＲＦ信号及びＲＦ信号をダウンコンバートした中間周波数信号（ＩＦ信号）を、主に対数アンプで構成される受信レベル指示回路（以下、ＲＳＳＩ回路という）によって直流信号に変換した後、更に電流電圧変換を行って出力されるＲＳＳＩ出力信号（電圧信号）を読み取ることによって行われている。従来の回路ブロックの一例を図９に示す。
【０００４】
図９は、従来の受信回路の高周波部の構成を示す図である。
図９において、アンテナ１から受信した高周波受信信号は、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２を介して、アッテネータ３で減衰された後に高周波増幅器（ＬＮＡ）４を介してミキサ５に送られ、ミキサ５で図示しないＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路と接続されたＶＣＯ（Voltage Controlled Osilator）からの局部発信周波数信号と混合され、得られた中間周波数（ＩＦ）信号が中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６を介して中間周波数ＡＧＣ増幅器７で増幅され、図示しない増幅部に出力される。また、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６から出力された中間周波数信号は、ＲＳＳＩ回路８に送出され、ＲＳＳＩ回路８でＲＳＳＩ出力信号を生成し、受信レベル制御部９に出力する。受信レベル制御部９では、ＲＳＳＩ出力信号を所定の閾値と比較することにより電波状態（受信レベル）を判定し、この判定結果に従ってアッテネータ制御信号及びＡＧＣ制御信号をアッテネータ３及びＡＧＣ増幅器７にそれぞれ出力し、受信レベルを制御する。
従来の受信装置において、アッテネータを制御して、入力信号レベルを調整している具体的な例としては、例えば特開平１１−５５１３８号公報、特開平１０−８４２９４号公報に記載された受信装置がある。
【０００５】
特開平１１−５５１３８号公報に記載の装置は、ミキサ部の前段に回路損失部を設け、中間周波数信号から生成したＲＳＳＩ信号を、２つの閾値と比較、受信レベルを判定して、損失回路部のスイッチをオンオフすることによって、ダイナミックレンジを伸長している。
また、特開平１０−８４２９４号公報に記載の装置は、２つのアッテネータをＲＳＳＩ出力信号と復調した信号のエラーカウント数により制御して、受信信号レベルを適切に保つようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の受信装置にあっては、以下のような問題点があった。
例えば、高速のデジタル無線ＬＡＮシステム及び無線ホームリンク等の無線ネットワークシステムにおいては、アクセスポイントとの伝送距離が数センチメートルと極端に近く、過大な信号が入力される場合や、伝送距離が数百メートルと離れており、微弱な入力信号しか入力しない場合があり、この両方を受信できる性能が要求されている。また、高速の伝送速度を実現するための、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなど多値変調方式では信号歪みのより一層の低減が必要である。さらに、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａなどに準拠した無線規格においては、受信信号レベルを適時、正確にシステム制御部（ＭＡＣ（Media Access Control）層など）に伝送する必要がある。
【０００７】
従来の回路システムでは、強電界時においては、入力信号レベルが強過ぎ、ＲＳＳＩ回路の入力ダイナミックレンジを越えてしまう場合があり、この状態においては、出力信号が線形性を失うために、正確なＲＳＳＩ信号を出力することができなかった。これに対処する方法として、従来では図９に示すようなシステムを用いて、強電界時にはあらかじめフロントエンド部にアッテネータを入れて、入力信号レベルを低下させる方法が採られてきたが、この場合は弱電界時における復調性能が犠牲になってしまい、広範囲な入力信号レベルに対処することが難しかった。
【０００８】
また、上記各公報に記載の受信装置は、以下に述べるように、ＲＳＳＩ回路のダイナミックレンジの拡大と受信状態の正確な伝達及び、入力信号レベルを適切な大きさに調整する機能を同時に満たしていない。
特開平１１−５５１３８号公報に記載の受信装置は、損失回路部がスイッチのオンオフによる１段階のみの切替であるため、ダイナミックレンジの伸長に限度があること、また受信レベルの判定結果をＲＳＳＩのダイナミックレンジの伸長を目的としている技術であるため、損失補正などの演算機能がなく、受信信号の正確な伝達を伝えるには不向きな構成になっている。
【０００９】
また、特開平１０−８４２９４号公報に記載の受信装置は、ＲＳＳＩ出力信号のダイナミックレンジの拡大を目的とする技術ではない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ＲＳＳＩ回路の入出力におけるダイナミックレンジを実質的に拡大し、弱電界時における復調性能を犠牲にすることなく、強電界時における、ミキサ、ＡＧＣ回路その他システム個々の回路の飽和を防止し、広範囲の信号レベルが受信でき、なおかつシステム制御部に適時、正確な受信レベルを伝送できる受信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、フロントエンドに設けられた第１のアッテネータと、受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、前記受信レベル指示信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１１】
本発明の受信装置は、高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、前記高周波増幅部と前記ミキサ部との間に設けられた第１のアッテネータと、受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、前記受信レベル指示信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１２】
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記ミキサ部の後段に設けられたものであってもよい。
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記第１のアッテネータと前記高周波増幅部との間に設けられたものであってもよい。
また、前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記高周波増幅部と前記第１のアッテネータとの間に設けられたものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な受信装置の実施の形態について詳細に説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施の形態の受信装置の高周波部の回路構成を示す図である。本実施の形態の説明にあたり、図９と同一構成部分には同一符号を付している。
【００１４】
〔構成例１〕
図１は、本実施の形態の受信装置の第１の構成図である。
図１において、受信装置は、アンテナ１、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、高周波増幅器（ＬＮＡ）４（高周波増幅部）、ミキサ５（ミキサ部）、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６、中間周波数ＡＧＣ増幅器７、中間周波数信号から受信信号レベルを検出し、対数変換してＲＳＳＩ出力信号を出力するＲＳＳＩ回路８（受信レベル指示信号生成部）、ＲＳＳＩ回路８の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）及び、第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０及びＡＧＣ増幅器７を制御する受信レベル制御部９を備えて構成される。
上記第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９は、全体として、受信信号制御ブロック２０を構成する。
【００１５】
すなわち、本受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６と中間周波数ＡＧＣ増幅器７の間から分岐されている。
受信レベル制御部９は、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）及び中間周波数ＡＧＣ増幅器７に、それぞれアッテネータ１制御信号、アッテネータ２制御信号及びＡＧＣ制御信号を出力する。
【００１６】
〔構成例２〕
図２は、本実施の形態の受信装置の第２の構成図である。
図２に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６と中間周波数ＡＧＣ増幅器７の間から分岐されている。
【００１７】
〔構成例３〕
図３は、本実施の形態の受信装置の第３の構成図である。
図３に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、第１のアッテネータ３と高周波増幅器（ＬＮＡ）４の間から分岐されている。
【００１８】
〔構成例４〕
図４は、本実施の形態の受信装置の第４の構成図である。
図４に示す受信装置は、第１のアッテネータ３が高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５の間に挿入され、第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８及び受信レベル制御部９の３つのユニットから構成される受信信号制御ブロック２０が、高周波増幅器（ＬＮＡ）４と第１のアッテネータ３の間から分岐されている。
【００１９】
上記各構成例に示したように、本実施の形態の受信装置は、フロントエンド又は高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５との間に設けられた第１のアッテネータ３を備えるとともに、ＲＳＳＩ回路８の前段に、ＲＳＳＩ回路８の入力信号レベルを調節するための第２のアッテネータ１０を備え、これら第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０及びＡＧＣ増幅器７が、受信レベル制御部９により制御される構成となっている。
【００２０】
図５は、本実施の形態の受信装置の受信信号制御ブロックの構成図であり、図１の構成例１の受信装置に適用したものである。
図５において、受信装置は、受信アンテナ１、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２、第１のアッテネータ３（アッテネータ１）、高周波増幅器（ＬＮＡ）４、ミキサ５、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６、中間周波数ＡＧＣ増幅器７、ＲＳＳＩ回路８、第２のアッテネータ１０（アッテネータ２）、第１の減衰量カウンタ１１、第２の減衰量カウンタ１２、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、出力レベル判定器１５、及び受信レベル制御部１６を備えて構成される。
【００２１】
第１の減衰量カウンタ１１は、カウンタ１制御信号を受けて受信開始からの処理ステップをカウントし、カウンタ１出力信号を受信レベル制御部１６に出力するとともに、アッテネータ１制御信号を第１のアッテネータ３に出力する。
第２の減衰量カウンタ１２は、カウンタ２制御信号を受けて受信開始からの処理ステップをカウントし、カウンタ２出力信号を受信レベル制御部１６に出力するとともに、アッテネータ２制御信号を第２のアッテネータ１０に出力する。
【００２２】
出力レベル判定器１５は、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路８の線形出力範囲に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、範囲内であればアナログＲＳＳＩ信号を出力する。
Ａ／Ｄコンバータ１３は、アナログＲＳＳＩ信号出力をデジタルＲＳＳＩ出力信号に変換して受信レベル制御部１６に出力する。
【００２３】
Ｄ／Ａコンバータ１４は、受信レベル制御部１６からのデジタルＡＧＣ制御信号をアナログＡＧＣ制御信号に変換して中間周波数ＡＧＣ増幅器７に出力する。
受信レベル制御部１６は、デジタルＲＳＳＩ出力信号を所定の閾値と比較し、閾値外であれば、第２のアッテネータ１０の減衰量を調節する制御を行うとともに、第１及び第２のアッテネータの減衰量とＲＳＳＩ出力信号を演算し、フロントエンド入力信号に比例した受信レベル信号を出力する制御を行う。さらに、第１のアッテネータ３及びその他の可変減衰器と、ＡＧＣ増幅器７及びその他の可変利得増幅器の制御を行う。
【００２４】
以下、上述のように構成された受信装置の動作を説明する。まず、受信信号を制御する手段及び受信信号の処理方法について述べる。
基地局あるいは移動局等によって送信された信号波は、受信アンテナ１によって受信され、高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）２により、信号帯域外の雑音及び不要波の除去が行われる。
【００２５】
初期状態では、第１のアッテネータ３は、減衰量０ｄＢにセットされているので、信号はこのまま減衰せずに通過し、高周波増幅器（ＬＮＡ）４によって規定量（通常は、１０ｄＢ程度）増幅され、ミキサ５によって中間周波数信号（ＩＦ信号）に変換され、中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６によってイメージ等の妨害波、不要な雑音等の除去が行われる。
中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）６通過後、ＩＦ信号は２系統に分岐される。一方のＩＦ信号は、ＡＧＣ増幅器７により、復調器に適正な入力レベルまでＩＦ信号を増幅された後、復調器によって、ベースバンド信号が復元される。
【００２６】
他方のＩＦ信号は、初期状態では減衰量０ｄＢの第２のアッテネータ１０を通過した後、ＲＳＳＩ回路８によって、直流信号に変換された後、内部の電流電圧変換増幅器によって、入力信号レベルに比例した直流電圧が出力される。このＲＳＳＩ出力電圧は、２つの閾値をもつ出力レベル判定器１５によって、２つの基準電圧（例えば、０．５Ｖと２．０Ｖ）と比較され、基準電圧の範囲内（例えば、１．５Ｖ）であればこのまま信号を出力し、Ａ／Ｄコンバータ１３によってデジタル信号に変換され、受信レベル制御部１６に送られる。
受信レベル制御部１６では、送られたＲＳＳＩ信号により、第１のアッテネータ３、第２のアッテネータ１０、及びＡＧＣ増幅器７等のゲインを制御する信号を送出し、各ブロックにおいて、適切に信号処理動作を行えるように制御する。
【００２７】
図６は、ＲＳＳＩ出力信号の閾値設定を示す図であり、２つの閾値（Ｖｔｂ，Ｖｔ１）の設定の一例を示す。この図に示すように、２つの閾値はＲＳＳＩ回路の出力信号が温度特性その他のバラツキを考慮した場合においても、線形性を保持している領域の上下の限界点に設定する。この例では、低い方の閾値電圧を０．５Ｖ、高い方の閾値電圧を２．０Ｖとしている。
【００２８】
図７は、第２のアッテネータ１０減衰量と入力信号ダイナミックレンジを示す図である。ここでは、３ステップ（２０ｄＢ／１ステップ）の可変範囲をもつ、第１のアッテネータ３及び第２のアッテネータ１０を使用した場合におけるダイナミックレンジ拡大の一例を示す。
【００２９】
図９に示したような従来の受信装置のダイナミックレンジ（中間周波数信号）は、−７０〜＋２０ｄＢｍであるが、本実施の形態によれば、図７から分るように−７０〜＋５０ｄＢｍに線形性（リニアリティー）が拡大する。
図８は、本実施の形態の受信装置における受信レベル信号処理の方法の一例を示すフローチャートである。図中、ＳＴはフローの処理ステップである。
【００３０】
受信開始後の初期状態においては、第１のアッテネータ３のステップ数（ＣＯＵＮＴ１）及び第２のアッテネータ１０のステップ数（ＣＯＵＮＴ２）は、いずれも０（すなわち、減衰量０ｄＢ）に設定されているので、受信中間周波数信号は、第１及び第２のアッテネータで減衰されずに、ＲＳＳＩ回路８によって、アナログＲＳＳＩ電圧（Ｖｒ）を発生する。このアナログＲＳＳＩ電圧をコンパレータ等で構成される出力レベル判定器１５に入力し、高い方の閾値電圧（Ｖｔｈ）及び低い方の閾値電圧（Ｖｔ１）と比較を行う（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）。
【００３１】
ＶｒがＶｔｈ以下で、なおかつＶｔ１以上の場合は、ＲＳＳＩ回路８の出力信号は線形性が十分な領域であり、この場合はＲＳＳＩ信号をＡ／Ｄコンバータ１３により、デジタル信号に変換して、受信レベル制御部１６に信号を送出する（ステップＳＴ４）。
ＶｒがＶｔ１より小さい場合には、そのときのＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２の状態によってフローが制御される。すなわち、ＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が共に０の場合には、アッテネータの減衰量が０ｄＢであり、これ以上ＲＳＳＩ入力信号を大きくできないので、ＲＳＳＩ信号をこのままＡ／Ｄコンバータ１３に送出する（ステップＳＴ６及びステップＳＴ７）。
【００３２】
一方、ＣＯＵＮＴ２が０以外の場合においては、ＣＯＵＮＴ２から１を減ずることによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）減ずることによって、ＲＳＳＩ入力信号レベルを大きくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ８）。また、一方ＣＯＵＮＴ２が０で、ＣＯＵＮＴ１が０以外の場合においては、ＣＯＵＮＴ１から１を減ずることによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）減少させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを大きくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ９）。上記処理をＶｒが２つの閾値内に収束するか、又はＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が０に一致するまで繰り返す。
【００３３】
ＶｒがＶｔｈより大きい場合についても、そのときのＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２の状態によってフローが制御される。すなわち、ＣＯＵＮＴ１がＣＯＵＮＴ１ＭＡＸ（第１のアッテネータ３の最大ステップ数）と等しく、かつＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸ（第２のアッテネータ１０の最大ステップ数）と等しい場合には、アッテネータの減衰量は設定できる最大値になっており、これ以上ＲＳＳＩ入力信号を減衰することはできないので、ＲＳＳＩ信号をこのままＡの変換器に送出する（ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１）。
【００３４】
一方、ＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸより小さい場合においては、ＣＯＵＮＴ２に１を加算することによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）増加させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを小さくした上で、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ１２）。また、一方ＣＯＵＮＴ２がＣＯＵＮＴ２ＭＡＸと等しく、ＣＯＵＮＴ１がＣＯＵＮＴ１ＭＡＸより小さい場合においては、ＣＯＵＮＴ１に１を加算することによって、減衰量を１ステップ（例えば、２０ｄＢ）増加させ、ＲＳＳＩ入力信号レベルを小さくし、再度ＲＳＳＩ出力を生成する（ステップＳＴ１３）。上記処理をＶｒが２つの閾値内に収束するか、またはＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が最大ステップ数に一致するまで繰り返す。
【００３５】
ステップＳＴ４の処理によりＡ／Ｄコンバータ１３から出力されたデジタルＲＳＳＩ出力信号は、受信レベル制御部１６に出力される。受信レベル制御部１６では、ＣＯＵＮＴ１、ＣＯＵＮＴ２及びＲＳＳＩ出力信号レベルより、第１及び第２のアッテネータの減衰量に関係せずに、フロントエンド入力した受信信号に比例した受信レベルＰ（ｄＢｍ）を算出して、図示しないシステム制御部に送出する（ステップＳＴ５）。
受信レベルＰは、以下の式（１）で表現できる。
【００３６】
Ｐ＝ＣＯＵＮＴ１×ＳＴＥＰ１＋ＣＯＵＮＴ２×ＳＴＥＰ２＋Ｖｒｓｓｉ …（１）
ＳＴＥＰ１：第１のアッテネータにおける１ステップ当たりの減衰量
ＳＴＥＰ２：第２のアッテネータにおける１ステップ当たりの減衰量
Ｖｒｓｓｉ：ＲＳＳＩ出力信号電圧に対応する信号レベル
【００３７】
図８において、ステップＳＴ１の処理、すなわちＶｒが閾値電圧（Ｖｔｂ、Ｖｔｌ）内の場合は正確入力信号レベルをシステム制御部に伝達することができる。ステップＳＴ２の処理、すなわちＣＯＵＮＴ１とＣＯＵＮＴ２が共に０の場合、及びステップＳＴ３の処理、すなわちＣＯＵＮＴ１及びＣＯＵＮＴ２が最大ステップ数に一致した場合においては、ＲＳＳＩ出力電圧は入力信号レベルに対して線形性を保持していない領域であり、信号電圧に誤差が生じてしまうが、ソフトリミットとしての機能は十分果たすことが可能であり、ＲＳＳＩ信号のリニアリティーの範囲外においても、おおまかな受信レベルの状態を出力することができる。この機能は、端末間の送受信距離が変化する通信システム等においては、受信状態をシステム制御部が認識するために必要な機能である。
【００３８】
また、受信レベル制御部１６は、式（１）で算出される入力信号レベルによって、第１のアッテネータ３等の減衰器における減衰量、及びＡＧＣ増幅器７等の可変増幅器のゲインを再設定することによって、高周波入力信号のダイナミックレンジを拡大し、本受信装置中において、個々の回路ブロックの飴和や過小信号の入力を防止することが可能である。
【００３９】
上記は、本実施の形態の受信装置を、図１の構成例１の受信装置に適用したものであるが、他の構成例２乃至４に適用してもよい。
すなわち、図２に示す構成例２に適用した受信装置では、高周波増幅器（ＬＮＡ）４の後段に、第１のアッテネータ３を挿入しているので、高周波増幅器（ＬＮＡ）４に対する入力信号レベルの調整ができないので、高周波増幅器（ＬＮＡ）４は入力信号範囲に対して十分なダイナミックレンジをもつ必要があるが、フロントエンド部における損失が少なくなるので、システム全体の雑音指数（ＮＦ）が図１の構成例１に適用した場合より、改善できる長所を有する。
【００４０】
また、図３に示す構成例３に適用した受信装置では、入力ＲＦ信号を中間周波数に変換する前に第２のアッテネータ１０、ＲＳＳＩ回路８、受信レベル制御部９が挿入されているので、ＲＳＳＩ回路８の入力周波数が高周波に対応できていなければならないが、直接ＲＦ信号レベルを表示できる長所を有する。
さらに、図４に示す構成例４に適用した受信装置では、上記構成例３の特長及び構成例４の特長を兼ね備えている。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係る受信装置は、フロントエンド、又は高周波増幅器（ＬＮＡ）４とミキサ５との間に設けられた第１のアッテネータ３と、受信信号からＲＳＳＩ出力信号を生成するＲＳＳＩ回路８と、ＲＳＳＩ回路８の前段に設けられ、入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータ１０と、ＲＳＳＩ出力信号を２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず第２のアッテネータ３の減衰量を調整し、該調整後、第１及び第２のアッテネータの減衰量を調整する受信レベル制御部９とを備えて構成したので、ＲＳＳＩ回路８の飽和を防止して、ＲＳＳＩ回路８における入力信号ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００４２】
すなわち、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路８の線形出力範囲（図７参照）に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、閾値外であれば、第１のアッテネータ３の減衰量を調節することにより、ＲＳＳＩ回路８の出力電圧に関する飽和を防止して、ＲＳＳＩ回路８の入力ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。また、第１及び第２のアッテネータの減衰量と、ＲＳＳＩ出力信号レベルを演算することによって、第１及び第２のアッテネータの減衰量に関係なく、フロントエンド入力信号に比例した受信レベル信号が出力することが可能になる。さらに、ＲＳＳＩ出力信号レベルを利用することによって、第１のアッテネータ３及びその他の可変減衰器と、ＡＧＣ増幅器７及びその他の可変利得増幅器の制御を行い、弱電界域での復調性能を犠牲にすることなく、強電界域での信号歪みを低減することによって復調性能を向上させることが可能になる。
【００４３】
なお、上記実施の形態に係る受信装置では、無線受信機の受信部に適用した例であるが、受信レベルを調整するものであればどのような装置に用いてもよく、例えば無線及び有線の送受信機、中継器、ＴＶの映像検波回路等の各種制御装置の利得調整部等に適用できることは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、受信装置の名称を用いているが、これは説明の便宜上であり、例えば復調回路、ＡＧＣ装置等でもよく、また、通信装置等の一部に組み込まれたものであってもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、デジタル制御により受信レベルを調整する手段について説明したが、処理方法は各種の変形が可能である。また、アナログ制御であってもよい。
さらに、上記受信装置を構成するフィルタ、増幅器、ＡＧＣ回路等の種類、数などは上述した各実施の形態に限られない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ＲＳＳＩ出力信号レベルを、ＲＳＳＩ回路のリニアリティーが確保できる範囲に応じて、あらかじめ設定された上下２つの閾値電圧と比較し、閾値外であれば、第１のアッテネータ、及び第２のアッテネータの減衰量を調節することにより、ＲＳＳＩ回路のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００４６】
また、受信装置内の各回路ブロックにおいて、算出した入力信号レベルに基づいて、第１のアッテネータ等における減衰量、及びＡＧＣ等の可変増幅器のゲインを制御することによって、高周波入力信号のダイナミックレンジを拡大することができ、各回路ブロックの飽和や過小信号の入力を防止することができる。
したがって、弱電界時における復調性能を犠牲にすることなく、強電界時における、ミキサ、ＡＧＣ回路その他システム個々の回路の飽和を防止し、広範囲の入力信号レベルに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の受信装置の第１の構成図である。
【図２】本実施の形態の受信装置の第２の構成図である。
【図３】本実施の形態の受信装置の第３の構成図である。
【図４】本実施の形態の受信装置の第４の構成図である。
【図５】本実施の形態の受信装置の受信信号制御ブロックの構成図である。
【図６】本実施の形態のＲＳＳＩ出力信号の閾値設定を示す図である。
【図７】本実施の形態の受信装置の第２のアッテネータ減衰量と入力信号ダイナミックレンジを示す図である。
【図８】本実施の形態の受信装置における受信レベル信号処理の方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来の受信回路の高周波部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 受信アンテナ
２ 高周波帯域通過フィルタ（ＲＦＢＰＦ）（高周波増幅部）
３ 第１のアッテネータ（アッテネータ１）
４ 高周波増幅器（ＬＮＡ）（高周波増幅部）
５ ミキサ（ミキサ部）
６ 中間周波数帯域通過フィルタ（ＩＦＢＰＦ）
７ 中間周波数ＡＧＣ増幅器
８ ＲＳＳＩ回路（受信レベル指示信号生成部）
９ 受信レベル制御部
１０ 第２のアッテネータ（アッテネータ２）
１１ 第１の減衰量カウンタ
１２ 第２の減衰量カウンタ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ Ｄ／Ａコンバータ
１５ 出力レベル判定器
１６ 受信レベル制御部
２０ 受信信号制御ブロック
Claims (5)
- 高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、
フロントエンドに設けられた第１のアッテネータと、
受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、
前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、
前記第１のアッテネータ、又は前記第２のアッテネータの減衰量状態に応じて、前記受信レベル指示信号をその線形出力範囲に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部と
を備えることを特徴とする受信装置。 - 高周波受信信号を高周波増幅部で増幅し、ミキサ部で中間周波数信号に変換して復調する受信装置において、
前記高周波増幅部と前記ミキサ部との間に設けられた第１のアッテネータと、
受信信号から受信信号レベル信号を生成する受信レベル指示信号生成部と、
前記受信レベル指示信号生成部の入力信号レベルを調整するための第２のアッテネータと、
前記第１のアッテネータ、又は前記第２のアッテネータの減衰量状態に応じて、前記受信レベル指示信号をその線形出力範囲に応じてあらかじめ設定された上下２つの閾値と比較し、該閾値外であれば、まず前記第２のアッテネータの減衰量を調整し、該調整後、前記第１のアッテネータの減衰量を調整する制御部と
を備えることを特徴とする受信装置。 - 前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記ミキサ部の後段に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
- 前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記第１のアッテネータと前記高周波増幅部との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
- 前記第２のアッテネータ、前記受信レベル指示信号生成部及び前記制御部からなる制御ブロックが、前記高周波増幅部と前記第１のアッテネータとの間に設けられたことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
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