JP5593144B2 - 受信装置及び自動利得制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局装置、通信端末装置に用いられる受信装置及び自動利得制御方法に関する。

自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain Control）は、復調精度を向上させるため基地局装置（以下「基地局」と略記する）と通信端末装置（以下「端末」と略記する）との通信距離やフェージングにより変動する受信レベルを一定にする技術である。

図１は、従来のＡＧＣを行う一般的な端末の受信部の要部構成を示すブロック図である。図１において、受信部１０は、可変利得増幅部１１、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１２、ＡＧＣ制御部１３、及び、復調部１４を有する。なお、説明を簡略化するために、図１には、受信信号の周波数帯を変換する周波数変換部、及び、受信信号からＩ信号、Ｑ信号のそれぞれの信号を抽出するＩＱ復調部については、図示していない。

図１において、可変利得増幅部１１は、アンテナで受信された信号を入力とし、ＡＧＣ制御部１３から出力されるゲイン設定値に応じて受信信号の利得を調整する。ＡＤ変換部１２は、利得調整後の受信信号をデジタル信号に変換する。復調部１４は、デジタル信号を復調し、受信データを得る。ＡＧＣ制御部１３は、デジタル信号とターゲットパワーとに応じて適切なゲイン設定値を生成し、生成したゲイン設定値を可変利得増幅部１１に出力する。

図２は、ＡＧＣ制御部１３の構成を示すブロック図である。図２のＡＧＣ制御部１３は、信号パワー検出部２１、ゲインエラー算出部２２、ゲイン演算値算出部２３、ＬＰＦ（Low Pass Filter）２４、及び、ゲイン設定値記憶部２５を有する。

図２に示す構成を採るＡＧＣ制御部１３において、信号パワー検出部２１は、ＡＤ変換後のデジタル信号から所定期間の信号平均パワーを算出する。ゲインエラー算出部２２は、信号平均パワーとターゲットパワーとに基づいてゲインエラーを算出する。ここで、ゲインエラーとは、受信信号の大きさ（信号平均パワー）から算出される現在のゲイン設定値とターゲットパワーとから算出される理想的なゲイン設定値とのずれを指す。信号平均パワー、及び、ターゲットパワーの単位がｄＢであれば、これらの差分を求めることでゲインエラー（ｄＢ）が算出される。ゲイン演算値算出部２３は、ゲインエラーと、ゲイン設定値記憶部２５から出力されるゲイン設定値とに基づいて、ゲイン演算値を算出し、算出したゲイン演算値をＬＰＦ２４に出力する。ＬＰＦ２４は、ゲイン演算値に対してＬＰＦ処理を施すことで、急激なゲインの変化を抑え、得られたゲイン演算値をゲイン設定値として出力する。

上記の動作により、ＡＧＣ制御部１３は、受信信号の大きさに応じてゲイン設定値を調整する。これにより、受信部１０は、適切な信号の受信処理を行うことができる。

このＡＧＣ制御に要求される特性として、ゲイン収束時のゲインの精度（収束精度）の向上と、ゲインが収束するまでの時間の短縮とが挙げられる。

ＬＰＦの時定数を大きくする、もしくは、ゲイン更新周期を長くすることにより、ゲインの変化幅が小さくなり、緩やかにゲインに追従するので、信号平均パワーを精度よく算出することができる。この結果、ゲインの収束精度を向上させることができる。ＬＰＦの時定数を大きくする、もしくは、ゲイン更新周期を長くことにより、ゲインの変化幅が小さくなり、緩やかにゲインに追従することができるモードは、追従モード又は低速ＡＧＣモードと呼ばれる。追従（低速ＡＧＣ）モードでは、ＬＰＦの時定数を大きくしたり、ゲイン更新周期を長くするため、収束にかかる時間が長くなる。

これに対し、ＬＰＦの時定数を小さくする、もしくは、ゲイン更新周期を短くすることにより、より短時間でゲインを収束させることができる。より短時間で高速にゲインを収束させることができるモードは、引き込みモード又は高速ＡＧＣモードと呼ばれる。引き込み（高速ＡＧＣ）モードでは、より短時間でゲインを収束させることができるものの、受信信号の急激な振幅の変化に対しても追従してしまうため、ゲインの収束精度が劣化する。

一般的に、受信開始時には受信信号の大きさに対してゲインの設定が適切な状態からずれていることが多い。そのため、受信開始時には、高速ＡＧＣモードを用いてゲインの収束時間を短縮する。そして、ある程度ゲインが収束した後に、低速ＡＧＣモードに切り替えて、ゲインの収束精度を向上させるという手法がとられる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、３ＧＰＰで規定されている信号に、フィッシュボーンエフェクト（Fish Bone Effect：ＦＢＥ）信号と呼ばれる信号がある。ＦＢＥ信号では、受信信号の瞬時パワーが平均パワーに比較して急激に小さくなる期間（以下、「ＦＢＥ信号期間」或いは「低電力期間」と呼ぶ）がある。

以下、ＦＢＥ信号及びＦＢＥ信号期間について説明する。

図３は、３ＧＰＰにおいて規定される下り共通チャネルのチャネル構成を示す図である（非特許文献１，２参照）。図３において、Ｐ‐ＣＰＩＣＨ（Primary Common Pilot Channel）は、端末において、チャネル推定、セルサーチ、同一セル内における他の下り物理チャネルのタイミング基準として利用されるチャネルであり、所謂パイロット信号を送信するためのチャネルである。また、Ｐ−ＣＣＰＣＨ（Primary Common Control Physical Channel）は、各セルに１つ存在し、報知情報を送信するために使用されるチャネルである。

図３のように、１フレームは、１５個のタイムスロットにより構成される。各タイムスロットのスロット長は、２５６０チップ（６６７μｓ）である。図３に示すように、Ｐ−ＣＰＩＣＨは他のチャネルの基準として用いられる。

Ｐ−ＣＰＩＣＨと、Ｐ−ＣＣＰＣＨの拡散率、ＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｄｅＮｏ．はそれぞれ以下のように規定されている。

・Ｐ−ＣＰＩＣＨの拡散率（ＳＦ：Spread Factor）＝２５６、ＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｄｅＮｏ．＝０である。

・Ｐ−ＣＣＰＣＨの拡散率（ＳＦ）＝２５６、ＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｄｅＮｏ．＝１である。

ここで、ＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｄｅＮｏ．０は、常に１の拡散コードであり、ＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｄｅＮｏ．１は、前半１２８ｃｈｉｐが１であり、後半１２８ｃｈｉｐが−１の拡散コードである。

また、Ｐ−ＣＰＩＣＨのＩＱデータは常に（１，１）であり、Ｐ−ＣＣＰＣＨのＩＱデータは（１，１），（１，−１），（−１，−１），（−１，１）の４種類のうちのいずれかである。

基地局からは、上述のＰ−ＣＰＩＣＨとＰ−ＣＣＰＣＨとが多重された下り共通チャネルが送信される。Ｐ−ＣＰＩＣＨとＰ−ＣＣＰＣＨのチャネル電力が等しい場合に構成される下り共通チャネルは、下記のように表される。
下り共通チャネル
＝（PCPICHデータ×ChannelizationCodeNo.0 +
PCCPCHデータ×ChannelizationCodeNo.1）×スクランブリングコード
＝下り共通チャネルの信号点×スクランブリングコード

ここで、上記ＩＱデータと拡散コードとの組み合わせにより、下り共通チャネルの信号点は、（２，２）、（２，０）、（０，２）、（０，０）のうちのいずれかとなる。これら信号点のうち、（２，２）となる割合は２５％であり、（２，０）又は（０，２）となる割合は５０％であり、（０，０）となる割合は２５％である。そして、これら信号点のうち、最も信号パワーが大きいのは（２，２）であり、次いで信号パワーが大きいのは（２，０）又は（０，２）であり、（０，０）が最も信号パワーが小さい。

このような信号点を有する下り共通チャネルの信号パワーは、次のような変動パターンにしたがって変動する。

変動パターン［１］：
１シンボル（２５６ｃｈｉｐ）において、前半１２８ｃｈｉｐで信号パワー［大］（すなわち、信号点（２，２））となる場合、後半ｃｈｉｐでは信号パワー［小］（すなわち、信号点（０，０））となる。

変動パターン［２］：
１シンボル（２５６ｃｈｉｐ）において、前半１２８ｃｈｉｐで信号パワー［小］（すなわち、信号点（０，０））となる場合、後半１２８ｃｈｉｐでは信号パワー［大］（すなわち、信号点（２，２））となる。

変動パターン［３］：
１シンボル（２５６ｃｈｉｐ）において、前半１２８ｃｈｉｐで信号パワー［中］（すなわち、信号点（２，０）又は（０，２））となる場合、後半１２８ｃｈｉｐでも信号パワー中（すなわち、信号点（２，０）又は（０，２））となる。すなわち、信号パワー［中］は、１シンボル（２５６ｃｈｉｐ）単位で連続する。

したがって、第ｊ（ｊは、整数）シンボルにおいて信号パワーが変動パターン［１］で変動し、時間的に第１シンボルに連続する第（ｊ＋１）シンボルにおいて信号パワーが変動パターン［２］で変動する場合、信号パワー［小］の期間が２５６ｃｈｉｐ連続することになる。

この２５６ｃｈｉｐ連続して信号パワー［小］となる期間、及び、変動パターン［１］及び［２］の１２８ｃｈｉｐ連続して信号パワー［小］となる期間が、ＦＢＥ信号期間と呼ばれる期間である。なお、ＦＢＥ信号では、２５６ｃｈｉｐの連続したＦＢＥ信号期間の前後の１２８ｃｈｉｐ、及び１２８ｃｈｉｐの連続したＦＢＥ信号期間の前後のどちらか片方の１２８ｃｈｉｐでは、信号パワー［大］の状態となるので、信号パワーが平均信号パワーより大きいという特徴がある。

図４は、ＦＢＥ信号の信号パワーの推移の一例を示す図である。図４に示すように、Ｐ−ＣＰＩＣＨとＰ−ＣＣＰＣＨとから構成される下り共通チャネルのみが送信されている環境において、信号パワーが急激に小さくなるＦＢＥ信号期間は、１シンボル（２５６ｃｈｉｐ＝６６．７μｓ）、もしくは、１／２シンボル（１２８ｃｈｉｐ＝３３．３μｓ）である。このＦＢＥ信号期間は、ターゲットゲインが規定される周期（１スロット＝２５６０ｃｈｉｐ＝６６７μｓ）に比べて短く、また、信号パワーが急激に小さくなるＦＢＥ信号期間は、ゲインの更新周期（１６．６７μｓ）より長い。

図５は、このような特徴を有するＦＥＢ信号に対して、従来の高速ＡＧＣ技術をそのまま適用した場合のゲインの変化の様子を示す図である。図５に示すように、この場合には、信号パワーが急激に減衰するＦＢＥ信号期間におけるパワー変動にまでＡＧＣ制御部が追従してしまい、ゲインがターゲットゲインから大きくずれてしまうという課題がある。

また、ＡＧＣ制御部がＦＢＥ信号期間におけるパワー変動に追従しないようにするために、ゲインの更新周期をＦＢＥ信号期間よりも十分大きくする等、低速モードで動作させると、所定の期間内にゲインが収束しないという課題があった。

高速モードにおいて、信号パワーが急激に変動する受信信号を受信する受信装置として、例えば、特許文献２に記載の受信装置がある。特許文献２に記載の受信装置は、受信信号のパワーが急激に変動する場合に、ゲインをホールドする。

特開２００７−２９０１７７号公報 特開２０００−１８３７６５号公報

3GPP TS 25.211 V9.1.0 (2009-12) 3GPP TS 25.213 V9.1.0 (2009-12)

しかしながら、特許文献２に記載の受信装置は、ＦＢＥ信号を考慮したものではないため、ＦＢＥ信号期間直前の信号パワーが大きいＦＢＥ信号に対しそのまま適用すると、ゲインがターゲットゲインからずれてしまうという課題があった。また、信号パワーが変動する期間、ゲインをホールドするので、本来追従するべきゲインエラーに対して追従が困難になり、ゲインがターゲットゲインから大きく外れてしまうという課題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む場合においても、ゲインをターゲットゲインに収束させることができる受信装置及び自動利得制御方法を提供することを目的とする。

本発明の受信装置の一つの態様は、信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む信号を受信する受信装置であって、受信信号の利得を調整する可変利得増幅手段と、ターゲットパワーと利得調整後の前記受信信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに応じて、前記可変利得増幅手段のゲイン設定値を制御するＡＧＣ制御手段と、を具備し、前記ＡＧＣ制御手段は、前記ゲインエラーに基づいて前記低電力期間を検出し、前記低電力期間では、前記ゲインエラーを補正し、補正後の前記ゲインエラーに基づいて前記ゲイン設定値を設定する。

本発明の自動利得制御方法の一つの態様は、信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む信号を受信する受信装置における自動利得制御方法であって、ターゲットパワーと利得調整後の受信信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに基づいて前記低電力期間を検出し、前記低電力期間では、前記ゲインエラーを補正し、補正後の前記ゲインエラーに基づいて前記ゲイン設定値を設定する、前記ゲイン設定に基づいて、前記受信信号の利得を調整する。

本発明によれば、信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む場合においても、ゲインをターゲットゲインに収束させることができる。また、低電力期間中においても、ゲインをターゲットゲインに収束させることができる。

従来のＡＧＣを行う一般的な端末の要部構成を示すブロック図 従来のＡＧＣ制御部の内部構成を示すブロック図 ３ＧＰＰにおいて規定される下り共通チャネルのチャネル構成を示す図 ＦＢＥ信号の信号パワーの推移の一例を示す図 ＦＢＥ信号に対し従来のＡＧＣ制御を適用した場合のゲインの変化の様子を示す図 本発明の一実施の形態に係る受信装置の要部構成を示すブロック図 上記実施の形態に係るＡＧＣ制御部の内部構成を示すブロック図 上記実施の形態に係るＦＢＥ検出部の内部構成を示すブロック図 ＦＢＥ信号に対し上記実施の形態におけるＡＧＣ制御を適用した場合のゲインの変化の様子を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る受信装置の要部構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る受信装置１００は、可変利得増幅部１１０、ＡＤ変換部１２０、ＡＧＣ制御部１３０及び復調部１４０を有する。

可変利得増幅部１１０には、アンテナにより受信された受信信号が入力される。可変利得増幅部１１０は、後述のＡＧＣ制御部１３０から出力されるゲイン設定値に応じて、受信信号の利得を調整し、利得調整後の受信信号をＡＤ変換部１２０に出力する。

ＡＤ変換部１２０は、利得調整後の受信信号をデジタル信号に変換する。

ＡＧＣ制御部１３０は、ターゲットパワーとデジタル信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに応じて、可変利得増幅部１１０のゲイン設定値を制御する。ＡＧＣ制御部１３０は、ゲイン設定値を可変利得増幅部１１０に出力する。ＡＧＣ制御部１３０の内部構成及び動作については、後述する。

復調部１４０は、デジタル信号を復調し、受信データを得る。

図７は、本実施の形態に係るＡＧＣ制御部１３０の内部構成を示すブロック図である。図７のＡＧＣ制御部１３０は、信号パワー検出部１３１、ゲインエラー算出部１３２、ＦＢＥ検出部１３３、ゲインエラー補正部１３４、ゲイン演算値算出部１３５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１３６、及び、ゲイン設定値記憶部１３７を有する。

信号パワー検出部１３１は、デジタル信号から所定期間の信号平均パワーを算出し、算出した信号平均パワーをゲインエラー算出部１３２に出力する。

ゲインエラー算出部１３２は、信号平均パワーとターゲットパワーとに基づいてゲインエラーを算出し、算出したゲインエラーをＦＢＥ検出部１３３及びゲインエラー補正部１３４に出力する。ここで、ゲインエラーとは、受信信号の大きさ（信号平均パワー）から算出される現在のゲイン設定値とターゲットパワーとから算出される理想的なゲイン設定値とのずれを指す。例えば、ゲインエラー算出部１３２は、信号平均パワー、及び、ターゲットパワーの単位がｄＢの場合、これらの差分をゲインエラー（ｄＢ）として算出する。

ＦＢＥ検出部１３３は、算出されたゲインエラーに基づいて、ＦＢＥ信号期間を検出する。なお、ＦＢＥ検出部１３３の内部構成及び動作については後述する。ＦＢＥ検出部１３３は、ＦＢＥ信号期間の検出結果を示すＦＢＥ検出信号をゲインエラー補正部１３４に出力する。

ゲインエラー補正部１３４は、ＦＢＥ検出信号に基づいて、ＦＢＥ信号期間においてゲインエラーを補正する。ゲインエラー補正部１３４は、係数選択部１３４１及び乗算部１３４２を有する。

係数選択部１３４１は、ＦＢＥ検出部１３３から出力されるＦＢＥ検出信号に基づいて、ゲインエラーに乗算する収束係数を選択する。係数選択部１３４１における収束係数の選択方法については、後述する。係数選択部１３４１は、選択した収束係数を乗算部１３４２に出力する。

乗算部１３４２は、収束係数をゲインエラーに乗算することにより、ゲインエラーを補正する。乗算部１３４２は、乗算後のゲインエラーをゲイン演算値算出部１３５に出力する。

ゲイン演算値算出部１３５は、乗算後のゲインエラーと、ゲイン設定値記憶部１３７から出力されるゲイン設定値とに基づいて、ゲイン演算値を算出する。ここで、ゲイン演算値とは、ゲインエラーを補償するために設定すべき可変利得増幅部１１０のゲイン設定値である。

そして、ゲイン演算値算出部１３５は、算出したゲイン演算値をＬＰＦ１３６に出力する。

ＬＰＦ１３６は、ゲイン演算値をＬＰＦ処理により平滑化して、ゲインが急激に変化するのを抑える。ＬＰＦ１３６は、ＬＰＦ処理後のゲイン演算値をゲイン設定値として出力する。

ゲイン設定値記憶部１３７は、ゲイン設定値を記憶する。

図８は、ＦＢＥ検出部１３３の内部構成を示すブロック図である。

ＦＢＥ検出部１３３は、収束判断部１３３１と、ＦＢＥ判断部１３３２とを有する。

収束判断部１３３１は、ゲインエラー算出部１３２で算出されたゲインエラーに基づいて、ゲインエラーがある範囲内に収束したか否か判断する。収束判断部１３３１における判断方法については、後述する。収束判断部１３３１は、判断結果に基づいた収束判断信号をＦＢＥ判断部１３３２に出力する。

ＦＢＥ判断部１３３２は、収束判断信号と、ゲインエラーと所定のしきい値とのしきい値判定に応じて、ＦＢＥ信号期間を検出する。具体的には、ＦＢＥ判断部１３３２は、収束判断信号が、ゲインエラーがある範囲内に収束したことを示し、ゲインエラーがある範囲内に収束した後、ＦＢＥ信号期間の検出を開始する。

ＦＢＥ信号期間の検出方法としては、例えば、ＦＢＥ判断部１３３２は、ゲインエラーが所定のしきい値未満の場合、ＦＢＥ信号期間と判断し、ゲインエラーが所定のしきい値以上の場合、ＦＢＥ信号期間が終了したと判断する。そして、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間の判断結果をゲインエラー補正部１３４に出力する。

以上のような構成を採る受信装置１００のうち、ＡＧＣ制御部１３０のＦＢＥ検出部１３３及びゲインエラー補正部１３４の動作を中心に説明する。

収束判断部１３３１は、ゲインエラーの推移を監視し、ゲインエラーを所定のしきい値（以下「収束判断しきい値」という）Ｔｈ_Ｇａｉｎを用いてしきい値判定する。そして、収束判断部１３３１は、しきい値判定結果に基づいて、ゲインが収束したか否か判断する。

例えば、ゲインエラーの絶対値が収束判断しきい値Ｔｈ_Ｇａｉｎ未満の場合、収束判断部１３３１は、ゲインがある程度収束したと判断する。一方、ゲインエラーの絶対値が収束判断しきい値Ｔｈ_Ｇａｉｎ以上の場合、収束判断部１３３１は、ゲインはまだ収束していないと判断する。

収束判断しきい値Ｔｈ_Ｇａｉｎが１２ｄＢの場合を具体例に用いて説明する。ゲインエラーが１４ｄＢ或いは−１３ｄＢの場合、収束判断部１３３１は、ゲインがまだ収束していないと判断する。一方、ゲインエラーが１０ｄＢ或いは−９ｄＢの場合、収束判断部１３３１は、ゲインが収束したと判断する。

なお、収束判断部１３３１は、一旦ゲインが収束したと判断すると、スロットの受信を終了するまで、もしくはＡＧＣ制御を再度最初からやり直すまでは、収束したという判断結果を維持する。

このようにして、収束判断部１３３１は、ゲインエラーの推移を監視し、ゲインが大まかに収束したか否か判断し、収束判断結果を示す収束判断信号をＦＢＥ判断部１３３２に出力する。

ＦＢＥ判断部１３３２には、ゲインエラーと、収束判断結果を示す収束判断信号とが入力される。ＦＢＥ判断部１３３２は、収束判断部１３３１により、ゲインが収束したと判断された場合に、ＦＢＥ信号期間の検出を開始する。

ＦＢＥ判断部１３３２は、ゲインエラーを所定のしきい値（以下「ＦＢＥ判断しきい値」という）Ｔｈ_ＦＢＥと閾値判定（以下「ＦＢＥ閾値判定」という）し、ＦＢＥ閾値判定結果に基づいて、ＦＢＥ信号期間か否か判定する。

例えば、収束判断部１３３１により、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ未満の場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間と判断する。なお、ゲインエラーは、受信信号の平均パワー（信号平均パワー）からターゲットパワーを引いた差分である。

このとき、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥとして、収束判断に用いられるしきい値の上限値（Ｔｈ_Ｇａｉｎ）から、少なくとも信号パワー［大］と信号パワー［小］との差分に相当する値だけ低い値よりも小さい値を用いることが望ましい。

例えば、信号パワー［大］と信号パワー［小］との差分（以下「最大パワー差」という）が２０ｄＢの場合を考える。収束判断しきい値Ｔｈ_Ｇａｉｎが１２ｄＢの場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥとして、収束判断しきい値Ｔｈ_Ｇａｉｎから最大パワー差２０ｄＢだけ低い−８ｄＢよりも小さい値である−１０ｄＢに設定することが望ましい。

そして、ＦＢＥ判断部１３３２は、ゲインエラーをＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥと閾値判定し、判定結果に応じて、ＦＢＥ信号期間を検出する。

例えば、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ未満の場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間が開始したと判断する。また、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ以上の場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間ではないと判断する。

ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間の開始タイミングを検出した後も、継続して、ゲインエラーをＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥと閾値判定する。そして、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ未満の場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間中であると判断する。また、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ以上の場合、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間が終了したと判断する。

具体例を用いて、ＦＢＥ信号期間の検出方法について説明する。

例えば、ＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥを−１０ｄＢとする。ここで、ゲインエラーが−１０ｄＢ未満の場合（例えば−１５ｄＢなど）、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間が開始したと判断する。また、ゲインエラーが−１０ｄＢ以上の場合（例えば、−９ｄＢ、８ｄＢ、又は、１３ｄＢなど）、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間ではないと判断する。そして、ＦＢＥ信号期間の開始を検出したタイミング（ＦＢＥ信号期間開始タイミング）後に、ゲインエラーがＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥ以上の場合（−５ｄＢなど）、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間が終了したと判断する。

なお、３ＧＰＰの下り共通チャネルの場合、ＦＢＥ信号期間は１シンボル長である。そのため、ＦＢＥ判断部１３３２は、ＦＢＥ信号期間を検出してから所定の期間では、ゲインエラーのＦＢＥ閾値判定を行わず、ＦＢＥ信号期間を検出してから所定の期間経過後に、ＦＢＥ閾値判定を再開するようにしてもよい。ここで、所定の期間とは、１シンボル長より短い期間とする。これにより、ＦＢＥ信号期間の検出処理における演算量を削減することができる。

このようにして、ＦＢＥ検出部１３３は、ゲインエラーをＦＢＥ判断しきい値Ｔｈ_ＦＢＥと閾値判定し、判定結果に応じて、信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰して低電力となるＦＢＥ信号期間を検出する。そして、ＦＢＥ検出部１３３は、ＦＢＥ信号期間の検出結果を示すＦＢＥ検出信号をゲインエラー補正部１３４に出力する。

ゲインエラー補正部１３４は、ＦＢＥ信号期間において、ゲインエラーを補正する。具体的には、ゲインエラー補正部１３４において、係数選択部１３４１は、ＦＢＥ信号期間か否かに応じて、ゲインエラーに乗算する収束係数を選択し、乗算部１３４２は、選択後の収束係数をゲインエラーに乗算することにより、ゲインエラーを補正する。所定の収束係数として、係数選択部１３４１は、ＦＢＥ信号期間では、１より小さい値（例えば１／１６）を選択し、ＦＢＥ信号期間以外では、通常の収束係数（例えば１）を選択する。これにより、ＦＢＥ信号期間において、本来のゲインエラーよりもずれ量が小さい値にゲインエラーが補正される。

このようにして、ゲインエラー補正部１３４が、ＦＢＥ信号期間において、ゲインエラーを小さく補正するのは、以下の理由による。

ＦＢＥ信号期間では、一時的にゲインが急激に（例えば２０ｄＢ程度）減衰する。しかしながら、ターゲットゲインはタイムスロット単位（６６７μｓ）で設定されるため、ＦＢＥ信号期間（６６．７μｓ）の前後で一律のままである。そのため、ＦＢＥ信号期間においてゲインエラーにそのまま追従してしまうと、ターゲットゲインを維持することが困難となる。

また、ＦＢＥ信号期間直前では、信号パワー［大］の状態となる場合がある。そのため、ＦＢＥ信号期間において、ゲイン設定値をホールドしてしまうと、ＦＢＥ信号期間中に、ゲインがずれてしまう場合がある。

そこで、本実施の形態では、ゲインエラー補正部１３４は、ＦＢＥ信号期間において、１より小さい収束係数（例えば１／１６）をゲインエラーに乗算して、ゲインエラーを小さくするような補正を行う。そして、ゲイン演算値算出部１３５は、ＦＢＥ信号期間では、補正後のゲインエラーに応じて、ゲイン演算値を設定する。このように、本実施の形態では、ＡＧＣ制御部１３０は、本来のゲインエラーの値が反映された値（補正後のゲインエラー）を用いる。つまり、ＡＧＣ制御部１３０は、ＦＢＥ信号期間中のゲインエラーにそのまま追従するのではなく、また、ゲインをホールドするのでもない。これにより、ＦＢＥ信号期間中においても、ゲイン演算値（ゲイン設定値）が更新されるようになる。この結果、例えば、ＦＢＥ信号期間直前に発生する信号パワーが大きい期間のパワーずれによる影響を、ＦＢＥ信号期間中に軽減することができる。

また、ＦＢＥ信号期間以外では、係数選択部１３４１は、ＦＢＥ信号期間で選択される収束係数よりも大きい値（例えば１）を収束係数として選択する。そのため、ＦＢＥ信号期間以外では、ゲイン演算値算出部１３５では、実際のゲインエラーを補償するようにゲイン演算値が設定されるようになる。この結果、例えば、受信開始時のようにＦＢＥ信号期間以外では、ゲインエラーをすばやく修正することができる。このとき、収束係数として１より小さい値（例えば１５／１６）や、１より大きい値（例えば１７／１６）を選択することとしてもよい。この結果、１より小さい値を収束係数として選択することによって、ゲインの変化幅が小さくなりゲインの収束制度をより向上させることができる。また、１より大きい値を収束係数として選択することによって、ゲインの変化幅が大きくなり、ＡＤＣの検出可能範囲や雑音の影響等によりゲインエラーを実際よりも小さく検出した場合においても、ゲインをより高速に収束させることができる。

このように、本実施の形態では、高速にかつ精度よくターゲットゲインに収束させることができる。

図９は、図４に示すような特徴を有するＦＥＢ信号に対して、本実施の形態における高速ＡＧＣ技術を適用した場合のゲインの変化の様子を示す図である。上述したように、本実施の形態では、ＡＧＣ制御部１３０は、信号パワーが急激に減衰するＦＢＥ信号期間におけるゲインエラー（パワー変動）にそのまま追従するのでなく、当該ゲインエラーを一定の割合で縮小させた値に追従するようにした。この結果、図９に示すように、最終ゲインとターゲットゲインとの差を抑える（＋１．８７５ｄＢ）ことができるようになる。

以上のように、本実施の形態では、ＡＧＣ制御部１３０は、ゲインエラーに基づいて低電力期間であるＦＢＥ信号期間を検出し、ＦＢＥ信号期間では、ゲインエラーを補正し、補正後のゲインエラーに基づいてゲイン設定値を設定する。具体的には、ＡＧＣ制御部１３０は、ＦＢＥ検出部１３３及びゲインエラー補正部１３４を具備する。そして、ＦＢＥ検出部１３３は、ターゲットパワーと利得調整後の受信信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに基づいて低電力期間であるＦＢＥ信号期間を検出する。また、ゲインエラー補正部１３４は、低電力期間であるＦＢＥ信号期間では、収束係数として１未満の値を選択し、選択後の収束係数をゲインエラーに乗算して、ゲインエラーを補正する。

これにより、例えば、受信開始時のようにＦＢＥ信号期間以外では、ＡＧＣ制御部１３０は、ゲインエラーをすばやく修正することができる。また、ＦＢＥ信号期間中においても、ＡＧＣ制御部１３０は、当該期間中に発生するゲインエラーによる影響を軽減することができる。この結果、高速にかつ精度よくターゲットゲインに収束させることができる。

本発明に係る受信装置及び自動利得制御方法は、携帯電話の受信装置等として有用である。また、その他の無線通信の受信装置等の用途にも応用できる。

１００ 受信装置
１１０ 可変利得増幅部
１２０ ＡＤ変換部
１３０ ＡＧＣ制御部
１３１ 信号パワー検出部
１３２ ゲインエラー算出部
１３３ ＦＢＥ検出部
１３３１ 収束判断部
１３３２ ＦＢＥ判断部
１３４ ゲインエラー補正部
１３４１ 係数選択部
１３４２ 乗算部
１３５ ゲイン演算値算出部
１３６ ＬＰＦ
１３７ ゲイン設定値記憶部
１４０ 復調部

Claims (5)

1. 信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む信号を受信する受信装置であって、
   受信信号の利得を調整する可変利得増幅手段と、
   ターゲットパワーと利得調整後の前記受信信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに応じて、前記可変利得増幅手段のゲイン設定値を制御するＡＧＣ制御手段と、
   を具備し、
   前記ＡＧＣ制御手段は、
   前記ゲインエラーに基づいて前記低電力期間を検出し、前記低電力期間では、前記ゲインエラーを補正し、補正後の前記ゲインエラーに基づいて前記ゲイン設定値を設定する、
   受信装置であり、
   前記ＡＧＣ制御手段は、
   前記信号平均パワーを算出する信号パワー検出手段と、
   前記ターゲットパワー及び前記信号平均パワーに基づいて、前記ゲインエラーを算出するゲインエラー算出手段と、
   前記ゲインエラーに基づいて、前記低電力期間を検出する期間検出手段と、
   前記期間検出手段の検出結果に応じて、前記ゲインエラーに乗算する収束係数を選択し、選択後の前記収束係数を前記ゲインエラーに乗算する補正手段と、を具備し、
   乗算後の前記ゲインエラーに基づいて、前記ゲイン設定値を設定するものであり、
   前記期間検出手段は、
   前記ゲインエラーがある範囲内に収束したか否か判断し、判断結果を示す収束判断信号を出力する収束判断手段と、
   前記収束判断信号と、前記ゲインエラーと所定のしきい値とのしきい値判定結果に応じて、前記低電力期間を検出するＦＢＥ判断手段と、を有する、
   受信装置。
2. 前記補正手段は、
   前記低電力期間では、前記収束係数として１未満の値を選択し、前記低電力期間以外では、前記低電力期間で選択される前記収束係数の値よりも大きな値を前記収束係数として選択する、
   請求項１に記載の受信装置。
3. 前記ＦＢＥ判断手段は、
   前記ゲインエラーがある範囲内に収束した後、前記低電力期間の検出を開始する、
   請求項１に記載の受信装置。
4. 前記受信信号は、３ＧＰＰにおける下り共通チャネルである、
   請求項１に記載の受信装置。
5. 信号平均パワーに対して信号パワーが急激に減衰する低電力期間を有するフィッシュボーンエフェクト信号を含む信号を受信する受信装置における自動利得制御方法であって、
   ターゲットパワーと利得調整後の受信信号の信号平均パワーとの差に相当するゲインエラーに基づいて前記低電力期間を検出するステップと、
   前記低電力期間では、前記ゲインエラーを補正するステップと、
   補正後の前記ゲインエラーに基づいて前記ゲイン設定値を設定するステップと、
   前記ゲイン設定値に基づいて、前記受信信号の利得を調整するステップとからなり、
   前記低電力期間を検出するステップは、
   前記ゲインエラーがある範囲内に収束したか否か判断し、判断結果を示す収束判断信号を出力する収束判断ステップと、
   前記収束判断信号と、前記ゲインエラーと所定のしきい値とのしきい値判定結果に応じて、前記低電力期間を検出するＦＢＥ判断ステップと、を有する、
   自動利得制御方法。

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