JPWO2008044307A1 - Wireless signal receiver - Google Patents
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Abstract
バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないＡＧＣ制御回路を備えた無線信号受信装置。この無線信号受信装置では、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器（１０１）がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器（１０２）がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル復調処理部（１１１）が端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器（１０３）がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器（１０８）が端末数検出器（１０９）の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。そして、制御信号生成部（１１０）が、検出されたピーク振幅と演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値（１０６）とを比較し、その差分を制御信号として可変利得増幅器（１０１）をＡＧＣ制御する。A radio signal receiving apparatus including an AGC control circuit that does not saturate an input signal amplitude of an A / D converter even when an arrival time or reception level of a burst signal is unknown. In this radio signal receiving apparatus, when receiving a burst signal in the RF band transmitted from a plurality of terminals, the variable gain amplifier (101) amplifies the power of the burst signal, and the first A / D converter (102) The burst signal is converted from an analog signal to a digital signal, and the digital demodulation processing unit (111) separates the burst signal into burst signals for each terminal. At this time, the level detector (103) detects the peak amplitude of the burst signal, and the F (N) calculator (108) is based on the number N of terminals detected by the number-of-terminals detector (109). N) is calculated. Then, the control signal generation unit (110) compares the detected peak amplitude with the calculated monotonically increasing function F (N) and the reference value (106), and uses the difference as a control signal for variable gain. The amplifier (101) is AGC controlled.
Description
本発明は、複数の端末からバースト信号を受信する無線信号受信装置に関する。 The present invention relates to a radio signal receiving apparatus that receives burst signals from a plurality of terminals.
第二、第三世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送の方法は主に回線交換方式であるが、音声通信以外のデータ通信の割合が増えるにしたがい、設備コストを低減させるなどの目的のためにＩＰ（Internet-Protocol）化が進展している。したがって、ＩＰ化の進展に伴い、次世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送はパケット交換方式が主流になりつつある。さらに、次世代の無線通信の伝送帯域は数百ｋＨｚから数十ＭＨｚへと帯域幅が益々増大し、上り信号は時分割多重の技術に加えて周波数多重の技術が利用されている。 The data transmission method in the second and third generation mobile communication systems is mainly a circuit switching method, but for the purpose of reducing equipment costs as the proportion of data communication other than voice communication increases. The development of IP (Internet-Protocol) is progressing. Therefore, with the progress of IP, packet switching is becoming the mainstream for data transmission in next-generation mobile communication systems. Further, the transmission band of next-generation wireless communication is increasing from several hundred kHz to several tens of MHz, and the frequency multiplexing technique is used for the upstream signal in addition to the time division multiplexing technique.
また、移動体通信システムの基地局装置や無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）装置など、複数の端末からの上りの無線信号を受信する無線局装置の技術課題の一つとして、ＡＧＣ(Auto-Gain-Control)制御の広ダイナミックレンジ化がある。例えば、移動体通信システムにおける、各端末からの上り無線信号のレベルは、端末−無線局装置間の距離や伝送環境のばらつきのため、電力レベルで約７０〜９０ｄＢの変動が生じる。さらに、無線局装置では複数の端末からの信号が時間的に重なるため、無線局装置の受信信号のレベル変動は一層大きくなる。 In addition, as one of technical problems of a radio station apparatus that receives uplink radio signals from a plurality of terminals such as a base station apparatus of a mobile communication system and an access point (AP) apparatus of a wireless LAN, AGC (Auto-Gain) -Control) There is a wide dynamic range of control. For example, in the mobile communication system, the level of the uplink radio signal from each terminal varies by about 70 to 90 dB in the power level due to variations in the distance between the terminal and the radio station apparatus and the transmission environment. Furthermore, since the signals from a plurality of terminals overlap in time in the radio station apparatus, the level fluctuation of the received signal of the radio station apparatus becomes even larger.
また、上りの無線信号を受信する無線局装置では、このように複数の端末から送信された信号を受信した受信信号を一括してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換したのち、デジタル信号処理によって各端末からの信号を分離している。しかし、一般的に、Ａ／Ｄ変換器の入力のダイナミックレンジは７０ｄＢよりも狭いため、Ａ／Ｄ変換でのＣＮＲ（Carrier Noise Ratio）劣化や入力レベルの飽和による劣化が起きないように、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を行うことが必要である。このようにして、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を可変利得増幅器によって行うことをＡＧＣ制御と云っている。 Further, in the radio station apparatus that receives the uplink radio signal, the received signal that has received the signals transmitted from a plurality of terminals is collectively converted into analog / digital (A / D), and then digital signal processing is performed. The signal from each terminal is separated. However, in general, since the dynamic range of the input of the A / D converter is narrower than 70 dB, ANR is not caused by deterioration of CNR (Carrier Noise Ratio) in the A / D conversion or saturation of the input level. It is necessary to optimally adjust the input level of the / D converter. In this way, optimal adjustment of the input level of the A / D converter is performed by the variable gain amplifier, which is referred to as AGC control.
また、上記のような上り受信方式においては、例えば、通信方式としてＴＤＭＡ(Time-Division-Multiple-Access)方式やＣＤＭＡ(Code-Divison-Multiple-Access)方式が用いられている。第二世代の移動通信システムや無線ＬＡＮなどで用いられるＴＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末からの上り信号が無線局装置において時間的に重ならないようにしている。一方、ＣＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末の信号は時間的に重なっているが、無線局装置では、それぞれの端末ごとに割り当てられた拡散符号によってそれぞれの端末ごとの信号を分離することができる。また、第三世代のＷ−ＣＤＭＡにおいては、上り伝送はＣＤＭＡ方式を用いた回線交換方式であるため、無線局装置において受信信号のレベルが急激に変動したり途切れたりすることは殆んどない。したがって、受信部のＡＧＣ制御に大きな問題はなかった。 In the uplink reception system as described above, for example, a TDMA (Time-Division-Multiple-Access) system or a CDMA (Code-Divison-Multiple-Access) system is used as a communication system. In the TDMA system used in second-generation mobile communication systems and wireless LANs, the terminals share the same frequency band so that uplink signals from the terminals do not overlap in time in the radio station apparatus. On the other hand, in the CDMA system, each terminal shares the same frequency band, and the signals of each terminal overlap in time. However, in the radio station apparatus, each terminal uses a spreading code assigned to each terminal. The signal can be separated. Further, in the third generation W-CDMA, the uplink transmission is a circuit switching system using the CDMA system, so that the level of the received signal hardly fluctuates or is interrupted in the radio station apparatus. . Therefore, there was no big problem in the AGC control of the receiving unit.
一方、ＴＤＭＡ方式では、各端末から到来する受信信号はフレームまたはパケットなどと呼ばれる時間単位のバースト信号であるため、フレームの立上り／立下りのレベル変動が極めて大きい。そのため、フレームの立上り／立下りにおけるＡＧＣ制御が困難になる。言い換えると、フレームの立上り及び立下りの時間は、ＡＧＣ制御の時定数よりも非常に早いため、フレームの立上り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が大きすぎて可変利得増幅器が飽和し、フレームの立下り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が小さすぎて可変利得増幅器におけるＣＮＲが劣化するため、最適なＡＧＣ制御を行うことが困難となる。 On the other hand, in the TDMA system, the received signal arriving from each terminal is a burst signal in units of time called a frame or a packet. Therefore, the level fluctuation of the rising / falling of the frame is extremely large. Therefore, AGC control at the rising / falling edge of the frame becomes difficult. In other words, since the rise and fall times of the frame are much faster than the time constant of AGC control, immediately after the rise of the frame, the input power of the A / D converter is too large and the variable gain amplifier saturates. Immediately after the fall of, the input power of the A / D converter is too small and the CNR in the variable gain amplifier deteriorates, making it difficult to perform optimal AGC control.
このようなＡＧＣ制御の問題を解決するためのバースト信号の受信方法に関する技術として、例えば特許文献１などが知られている。図１は、従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１において、可変利得増幅器１がＲＦ（無線周波数）帯域のバースト信号を受信している間は、レベル検出器３の検出結果と基準値６との差分を誤差演算器７で演算して、可変利得増幅器１の制御端子へフィードバックすることにより、出力電力が基準値６と等しくなるようなＡＧＣ制御を行っている。これによって、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力電力が飽和するおそれはなくなる。一方、可変利得増幅器１にバースト信号が来ていない間はＡＧＣ制御は行われず、可変利得増幅器１の制御端子への制御信号は、保持回路１４が１パルス前に受信して保持しているバースト信号の信号値をそのまま使用している。また、ＡＧＣ制御のＯＮ／ＯＦＦは、バースト信号が到来するタイミング信号１５に基づいて行っている。なお、ＴＤＭＡ方式では、無線局装置は送信フレームと受信フレームが交互に時間多重されているため、受信タイミングの時間は無線局装置にとって既知であるものとする。
しかしながら、上記のようなバースト信号の受信方法は、受信信号の到来時間があらかじめわかっていることを前提としており、到着時間がわからないバースト信号の場合には上記のＡＧＣ制御を適用することができない。また、次世代の移動通信システムにおける無線通信では、信号の伝送速度が益々高くなると共にＩＰ化が進んでパケット交換方式となるため、必然的に上り信号はバースト信号となることが前提になる。このとき、各端末からのバースト信号がランダムに到着することがないように無線局装置で送信タイミングの制御を行えば、受信タイミングの時間は既知となる。 However, the burst signal reception method as described above is based on the premise that the arrival time of the reception signal is known in advance, and the above AGC control cannot be applied to a burst signal whose arrival time is unknown. Further, in wireless communication in the next-generation mobile communication system, the signal transmission speed becomes higher and the IP is advanced to become a packet switching system. Therefore, the upstream signal is necessarily a burst signal. At this time, if the transmission timing is controlled by the radio station apparatus so that the burst signal from each terminal does not arrive at random, the time of the reception timing is known.
ところが、上り信号の伝送効率を上げるために、ＴＤＭＡ方式に加えてＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式の併用が検討されており、このような場合は、無線局装置は複数の端末からの上り信号が混ざった状態で受信する必要があるため、Ａ／Ｄ変換前の受信信号のレベルは従来に比べて大きく変動する。すなわち、バースト信号の立上り時の振幅は、過去のバースト信号のものとは相関関係がなく全く異なる値となる。したがって、上記の特許文献１のＡＧＣ制御方式では、バースト信号の到着直後の可変利得増幅器の制御信号（つまり、フィードバック信号）は適正な値ではないため、結果的に、可変利得増幅器の後段に位置する第１のＡ／Ｄ変換器において、飽和による劣化またはＣＮＲの劣化が発生するおそれがある。特に、無線ＬＡＮのＡＰ装置などのように無線局装置に接続されている端末数が少ない場合は、ＡＰ装置における上り信号の総電力に対して１端末あたりの電力の割合が大きくなるので、バースト信号のレベル変動による飽和劣化またはＣＮＲ劣化はかなり大きくなる。
However, in order to increase the transmission efficiency of the uplink signal, the combined use of the CDMA method and the FDMA method in addition to the TDMA method has been studied. In such a case, the radio station apparatus mixed uplink signals from a plurality of terminals. Since the signal needs to be received in a state, the level of the received signal before A / D conversion varies greatly compared to the prior art. That is, the amplitude at the rising edge of the burst signal has a completely different value from that of the past burst signal. Therefore, in the above AGC control method of
本発明の目的は、バースト信号による受信信号の到達時間又は受信電力／受信レベルが未知である場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a radio signal receiving apparatus having an AGC control circuit that does not saturate the input signal amplitude of an A / D converter even when the arrival time or received power / reception level of a received signal by a burst signal is unknown. Is to provide.
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、電力可変手段から出力されるバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、ピーク検出手段が検出したピーク振幅に単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える構成を採る。 The radio signal receiving apparatus of the present invention converts power amplification means for varying the power amplification factor of burst signals transmitted wirelessly from a plurality of terminal apparatuses, and converts a burst signal output from the power variable means from an analog signal to a digital signal. A burst signal peak amplitude is detected by a detection circuit having a time constant longer than the length of one pulse of the burst signal at a preceding stage or a subsequent stage of the A / D conversion means. A peak detecting means for detecting, a terminal number detecting means for detecting the number N of terminals recognized by the radio signal receiving apparatus, and a monotonically increasing function F (N) based on the number N of terminals detected by the terminal number detecting means And a monotonically increasing function calculating means that adds the monotonically increasing function F (N) calculated by the monotonically increasing function calculating means to the peak amplitude detected by the peak detecting means. It obtains the difference between the fit reference value, a configuration and control means for feeding back the difference to the power changing means.
本発明によれば、複数の端末から送信されたＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置において、Ａ／Ｄ変換器の前段又は後段で検出したバースト信号のピーク振幅と端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算して電力可変手段（可変利得増幅器）へフィードバックをかけている。これによって、無線信号受信装置に接続される端末数Ｎが増減しても、可変利得増幅器に対して常に適正なフィードバック量をかけることができる。したがって、バースト信号振幅の最大値によってＡ／Ｄ変換器の入力電力が飽和しないようにＡＧＣ制御を行うことができる。その結果、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化が起きないようにすることが可能となる。 According to the present invention, in a radio signal receiving apparatus that receives burst signals in an RF band transmitted from a plurality of terminals, based on the peak amplitude of the burst signal detected at the front stage or the rear stage of the A / D converter and the number N of terminals. The monotonically increasing function F (N) calculated in this way is added to provide feedback to the power variable means (variable gain amplifier). As a result, even when the number N of terminals connected to the radio signal receiving apparatus increases or decreases, an appropriate feedback amount can always be applied to the variable gain amplifier. Therefore, AGC control can be performed so that the input power of the A / D converter is not saturated by the maximum value of the burst signal amplitude. As a result, it becomes possible to prevent saturation of input power of the A / D converter and deterioration of CNR.
また、本発明によれば、単調増加関数Ｆ（Ｎ）をポアソン分布に従って適正に選ぶことにより、端末数Ｎが大きい場合でもＡ／Ｄ変換器の入力マージンを最小限にすることができる。さらに、バースト信号のトラフィックの大小に関わらず、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲ劣化が起きないようにすることができる。また、未登録な端末からの突然のバースト信号によるＡ／Ｄ変換器の入力電力の飽和を抑制することもできる。 Further, according to the present invention, the input margin of the A / D converter can be minimized even when the number N of terminals is large by appropriately selecting the monotonically increasing function F (N) according to the Poisson distribution. Further, it is possible to prevent the saturation of the input power of the A / D converter and the CNR deterioration regardless of the traffic of the burst signal. In addition, saturation of input power of the A / D converter due to a sudden burst signal from an unregistered terminal can be suppressed.
〈発明の概要〉
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置であって、ＡＧＣ制御回路が、受信されるバースト信号の振幅のピーク値と無線信号受信装置に接続されている端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値をフィードバック量として、可変利得増幅器に対してＡＧＣ制御を行っている。これによって、複数の端末から到来するバースト信号の大きさやタイミングが未知であっても、可変利得増幅器に対して適正にＡＧＣ制御を行うことができるので、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化を防止することが可能となる。<Summary of invention>
A radio signal receiving apparatus of the present invention is a radio signal receiving apparatus that receives an RF band burst signal transmitted from a plurality of terminals, wherein the AGC control circuit receives the peak value of the amplitude of the received burst signal and the radio signal. The AGC control is performed on the variable gain amplifier by using, as a feedback amount, an addition value with the monotonically increasing function F (N) calculated based on the number N of terminals connected to the receiving apparatus. As a result, even if the sizes and timings of burst signals coming from a plurality of terminals are unknown, AGC control can be appropriately performed on the variable gain amplifier, so that the input power of the A / D converter can be saturated. CNR deterioration can be prevented.
次に、本発明の無線信号受信装置の具体的な実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Next, some specific embodiments of the radio signal receiving apparatus of the present invention will be described in detail. Note that, in the drawings used in the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.
〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。まず、図２に示すＡＧＣ制御回路の構成について説明する。このＡＧＣ制御回路は、可変利得増幅器１０１、第１のＡ／Ｄ変換器１０２、レベル検出器１０３、第２のＡ／Ｄ変換器１０４、基準値１０６、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、端末数検出器１０９、デジタル復調処理部１１１及び制御信号生成部１１０を備えた構成を採る。制御信号生成部１１０は、加算器１０５、誤差演算器１０７及びＤ／Ａ変換器１１４を含む。<
FIG. 2 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to
可変利得増幅器１０１は、複数の端末から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変して最適レベルの電力に増幅する。第１のＡ／Ｄ変換器１０２は、可変利得増幅器１０１によって電力増幅されたバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル復調処理部１１１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２によってアナログ信号からデジタル信号に変換された複数の端末のバースト信号を、それぞれの端末ごとのバースト信号に分離する復調処理を行う。
The
レベル検出器１０３は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段において、受信信号であるバースト信号の１フレームの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出する。第２のＡ／Ｄ変換器１０４は、レベル検出器１０３が検出したアナログ信号のバースト信号をデジタル信号に変換する。
The
端末数検出器１０９は、無線局装置が認識している（又は、無線局装置に登録されて接続されている）端末数Ｎを検出し、この情報を格納する。Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数検出器１０９が検出した端末数Ｎに基づいて、端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。基準値１０６は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値である。
The
制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５は、第２のＡ／Ｄ変換器１０４から取得したアナログのバースト信号の電力振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。誤差演算器１０７は、加算器１０５が加算したバースト信号の電力振幅と単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値を基準値１０６と比較してその差分を求める。Ｄ／Ａ変換器１１４は、誤差演算器１０７が求めた差分をデジタル信号からアナログ信号に変換して、その差分のアナログ信号が可変利得増幅器１０１のフィードバック信号となるようにする。
Inside the control signal generation unit 110, the
つまり、制御信号生成部１１０は、レベル検出器１０３が検出したバースト信号のピーク振幅に対してＦ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値と、あらかじめ設定された基準値１０６（つまり、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値）との差分を求め、この差分を可変利得増幅器１０１へフィードバックする。
That is, the control signal generation unit 110 adds an addition value obtained by adding the monotonically increasing function F (N) calculated by the F (N)
次に、図２に示すＡＧＣ制御回路の動作の概要について説明する。無線信号受信装置が図示しない複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器１０１がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。さらに、デジタル復調処理部１１１が、複数の端末のバースト信号を端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器１０３がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が端末数検出器１０９の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
Next, an outline of the operation of the AGC control circuit shown in FIG. 2 will be described. When the radio signal receiving apparatus receives burst signals in the RF band transmitted from a plurality of terminals (not shown), the
そして、制御信号生成部１１０が、レベル検出器１０３によって検出されたピーク振幅とＦ（Ｎ）演算器１０８によって演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の最大入力レベルに相当する基準値１０６とを比較し、その差分を制御信号（つまり、フィードバック信号）として可変利得増幅器１０１をＡＧＣ制御する。これによって、バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号振幅を飽和させないようなＡＧＣ制御を行うことができる。
Then, the control signal generation unit 110 adds the peak amplitude detected by the
すなわち、可変利得増幅器１０１が、図示しない複数の端末から到来した受信信号（つまり、バースト信号）を増幅した後、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が、このバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。次に、このデジタル信号のバースト信号は複数の端末のバースト信号を含んでいるので、後段のデジタル復調処理部１１１によってそれぞれの端末ごとのバースト信号を個別に分離する。なお、複数の端末のバースト信号をそれぞれの端末ごとのバースト信号に分離する信号分離方法は、バースト信号の伝送方式などによって異なり様々な分離方法があるが、これらの信号分離方法の技術は公知であるのでその説明は省略する。
That is, after the
可変利得増幅器１０１の利得制御は、制御信号生成部１１０からの出力信号を用いて制御される。なお、可変利得増幅器１０１の代わりに可変減衰器を用いてもよい。すなわち、レベル検出器１０３が、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段でバースト信号の振幅を検出すると、第２のＡ／Ｄ変換器１０４が、検出されたバースト信号の振幅をデジタル信号に変換する。また、端末数検出器１０９が、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎの情報を検出して格納しているので、Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数Ｎの情報に基づいて端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
The gain control of the
そして、制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５が、第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号の振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。さらに、誤差演算器１０７が、加算器１０５によって加算されたバースト信号の振幅レベルと単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値１０６との差分を演算する。そして、Ｄ／Ａ変換器１１４がこの差分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、この差分がフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ送信され、可変利得増幅器１０１に対してＡＧＣ制御が行われる。なお、ここで、基準値１０６とは、使用する第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力レベルの最大値に相当するものである。
Then, in the control signal generation unit 110, the
図３は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図である。図３と図２との相違点は制御信号生成部１１０ａの構成のみである。すなわち、図３に示すように、制御信号生成部１１０ａの構成として、減算器１１２が、基準値１０６の設定レベルｆからＦ（Ｎ）演算器１０８の演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）のレベルｇを減算した値を減算値（ｆ−ｇ）とし、誤差演算器１０７が、この減算値（ｆ−ｇ）と第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号のピーク振幅との差分を演算し、演算結果の値をフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ入力するようにしてもよい。つまり、図２に示すようにバースト信号のピーク振幅に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えるのではなく、図３に示すように基準値１０６から単調増加関数Ｆ（Ｎ）を引いても、誤差演算器１０７は同じ値の差分を演算することができる。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of the AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to
以上、図２又は図３のようなＡＧＣ制御回路の構成により、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段におけるバースト信号のレベルが、第１のＡ／Ｄ変換器１０２にとって最適な入力電力レベルとなるように制御を行うことができる。
As described above, with the configuration of the AGC control circuit as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the level of the burst signal in the previous stage of the first A /
本実施形態によるＡＧＣ制御回路の構成では、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎ（つまり、無線局装置が認識している端末数Ｎ）をリアルタイムで知ることができる。すなわち、一般の無線ＬＡＮや移動通信システムにおいては、各端末が無線局装置に最初にアクセスした時点で無線局装置は新規に接続された端末の登録を行うので、無線局装置は接続されている端末数Ｎを常に把握している。そのため、無線局装置は、端末数Ｎの検出手段を新たに設けなくても、端末数Ｎをリアルタイムで知ることができる。したがって、図２又は図３に示すように、端末数Ｎの情報を常に端末数検出器１０９のメモリへ格納しておき、無線局装置に接続されている端末数Ｎが変化したときには、その都度、端末数Ｎの情報を更新するようにすれば、無線局装置は、常に、リアルタイムの端末数Ｎを知ることができる。
In the configuration of the AGC control circuit according to the present embodiment, the number N of terminals registered and connected to the radio station apparatus (that is, the number N of terminals recognized by the radio station apparatus) can be known in real time. That is, in a general wireless LAN or a mobile communication system, when each terminal first accesses the radio station apparatus, the radio station apparatus registers a newly connected terminal, so the radio station apparatus is connected. The number N of terminals is always grasped. Therefore, the radio station apparatus can know the number N of terminals in real time without newly providing a means for detecting the number N of terminals. Therefore, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, information on the number of terminals N is always stored in the memory of the number-of-
以下、上記のＡＧＣ制御回路の動作について図２を用いてさらに詳しく説明する。図２において、加算器１０５、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、及び端末数検出器１０９の構成要素をなくすと、従来の最も単純なＡＧＣ制御回路となる。この一般的なＡＧＣ制御回路は、レベル検出器１０３の平均検出時間とフィードバックループの遅延時間などに起因する時定数ＴＡＧＣをもって制御される。Hereinafter, the operation of the AGC control circuit will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 2, when the components of the
図４は、図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル及び可変減衰量を示している。図４のグラフＡは、無線局装置へ入力される上りバースト信号のレベル（振幅）の時間的変化の一例を示し、時間Ｔｆはバースト信号の単位となるフレーム長さを示している。ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣは時間Ｔｆよりも充分に長いものとする。FIG. 4 is a characteristic diagram showing signal waveforms and variable attenuation amounts in the AGC control circuit shown in FIG. 2, with the horizontal axis indicating time and the vertical axis indicating signal level and variable attenuation. A graph A in FIG. 4 shows an example of a temporal change in the level (amplitude) of the uplink burst signal input to the radio station apparatus, and a time Tf indicates a frame length as a unit of the burst signal. It is assumed that the time constant T AGC of the AGC control circuit is sufficiently longer than the time T f .
グラフＢは、図１に示したような従来のＡＧＣ制御回路において単純なＡＧＣ制御のみを行った場合に制御される可変減衰量（つまり、図１の可変利得増幅器１へフィードバックされる制御量）の変化傾向を示している。すなわち、バースト信号の信号レベルが大きいときは、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力信号が飽和しないように可変減衰量を大きくしている。しかし、図１に示す従来のＡＧＣ制御回路では、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣより緩やかな信号レベルの変化には追随するが、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣに比べて速い信号レベルの変動には追随することができず、その結果、入力されるバースト信号が第１のＡ／Ｄ変換器２の入力レベルの許容値を超えてしまって特性劣化が生じる。A graph B shows a variable attenuation amount controlled when only a simple AGC control is performed in the conventional AGC control circuit as shown in FIG. 1 (that is, a control amount fed back to the
そこで、図４のグラフＣに示すように、端末数Ｎによって増加する単調増加関数Ｆ（Ｎ）に比例する値をグラフＢの可変減衰量に加算して、図２に示す可変利得増幅器１０１へフィードバックする制御量となるように可変減衰量を大きく設定することにより、バースト信号の信号レベルが短時間で変動しても第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号の飽和を防ぐことができる。
Therefore, as shown in the graph C of FIG. 4, a value proportional to the monotonically increasing function F (N) that increases with the number N of terminals is added to the variable attenuation amount of the graph B, and the
すなわち、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値を大きくすれば第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号が飽和する可能性は低くなるが、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎると第１のＡ／Ｄ変換器１０２の量子雑音（ノイズ）が無視できなくなってＣＮＲ劣化を引き起こす。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は最適な値を選択する必要がある。具体的には、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上りの振幅の予測値（つまり、信号を受信している端末数の平均値）とすればよい。
That is, if the value of the monotonically increasing function F (N) is increased, the possibility that the input signal of the first A /
一般的に、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号の受信レベルは、信号の伝送距離や伝播環境によって変動する。そこで、ここでは各端末からの受信レベルがほぼ同じになるように、端末の送信電力制御が行われていると仮定する。その仮定に基づいて、上り信号におけるＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式では、各端末の信号が同時に到達するため、他の端末の信号が雑音となって特性劣化を引き起こさないように送信電力制御が行われるのが通常である。 In general, the reception level of a burst signal that arrives from each terminal to a radio station apparatus varies depending on the signal transmission distance and propagation environment. Therefore, it is assumed here that the transmission power control of the terminal is performed so that the reception level from each terminal becomes substantially the same. Based on this assumption, in the CDMA system and FDMA system for uplink signals, the signals of each terminal arrive at the same time, so the transmission power control is performed so that the signals of other terminals do not become noise and cause characteristic deterioration. Is normal.
上記の仮定により、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号のレベルはほぼ一定となると考えてよい。したがって、バースト信号の立上りの信号電力は同時に重なるバースト信号の数に比例すると云える。そのため、無線局装置に接続される端末数Ｎが大きいほど、同時に到達するバースト信号の数が増える確率が高くなるため、バースト信号の立上り時の電力は、端末数Ｎに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）になると考えられる。 Based on the above assumption, it may be considered that the level of the burst signal arriving from each terminal to the radio station apparatus is substantially constant. Therefore, it can be said that the signal power at the rising edge of the burst signal is proportional to the number of burst signals overlapping at the same time. Therefore, the larger the number N of terminals connected to the radio station apparatus, the higher the probability that the number of burst signals arriving at the same time increases. Therefore, the power at the rising edge of the burst signal is a monotonically increasing function F with respect to the number N of terminals. (N).
次に、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性に関する設定方法について述べる。前述したように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上り振幅の予測値に比例するように決めればよい。 Next, a setting method related to the dependency of the monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals will be described. As described above, the monotonically increasing function F (N) may be determined so as to be proportional to the predicted value of the rising amplitude of the burst signal.
まず、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第一の設定方法について述べる。無線局装置に接続される端末数がＮのとき、同時にＮ個の信号を受信する可能性を常に想定すると、バースト信号の立上りの振幅は√Ｎに比例するので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、ｂを定数として、次の式(１)のようになる。
Ｆ（Ｎ）＝ｂ・√Ｎ （１）First, a first method for setting the dependency of the monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals will be described. When the number of terminals connected to the radio station apparatus is N, assuming that there is always a possibility of receiving N signals at the same time, the rising amplitude of the burst signal is proportional to √N, so the monotonically increasing function F (N) Is expressed by the following equation (1), where b is a constant.
F (N) = b · √N (1)
これは、最も単純な単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の設定方法であるが、Ｎ個の信号が同時に来ることを常に想定しているので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎて第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンが大きすぎる設定となり、結果的に、ＣＮＲの劣化を引き起こしやすい状態となる。
This is a method for setting the dependency of the simplest monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals. However, since it is always assumed that N signals come simultaneously, the monotonically increasing function F (N) Is too large and the input margin of the first A /
次に、このような問題を改善するための、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第二の設定方法について述べる。無線局装置に接続されているＮ個の端末のうち、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達したとき、バースト信号の電力は同時に信号が到達する端末数ｎに比例するのでバースト信号の振幅は√ｎに比例する。また、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率をＰ（ｎ）とすると、バースト信号の立上り振幅の予測値Ｆ（Ｎ）は、ｃを定数として、次の式（２）のようになる。
ここで、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、端末数ｎが大きくなるにつれ小さくなる関数である。このとき、無線局装置に接続されているＮ個の端末からＮ個の信号が到来することを常に想定しているわけではないので、第一の設定方法に比べて単調増加関数Ｆ（Ｎ）は小さくて済む。 Here, the probability P (n) at which burst signals arrive simultaneously from n terminals is a function that decreases as the number n of terminals increases. At this time, since it is not always assumed that N signals arrive from N terminals connected to the radio station apparatus, the monotonically increasing function F (N) compared to the first setting method. Is small.
ここで、各端末からのバースト信号がランダムに到達すると仮定すると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、一般的にポアソン分布にしたがう。したがって、λ及びａを定数とすると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は次の式（３）のようになり、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は次の式（４）のようになる。
図５は、端末数ｎの平均値λが５の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図であり、横軸に端末数ｎを示し、縦軸にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示している。また、無線局装置に接続されている端末数Ｎとバースト信号を送信している端末数ｎの関係は、Ｎ≧ｎである。 FIG. 5 is a Poisson distribution diagram showing the probability P (n) that burst signals reach simultaneously from n terminals when the average value λ of the number of terminals n is 5, and the horizontal axis indicates the number of terminals n. The vertical axis indicates the probability P (n) at which burst signals arrive simultaneously from n terminals. The relationship between the number N of terminals connected to the radio station apparatus and the number n of terminals transmitting burst signals is N ≧ n.
図５から分かるように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λ＝５としたとき、実際にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが４または５のときに０．１７５で最も高く、ｎが４より小さくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。また、ｎが５より大きくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。 As can be seen from FIG. 5, when the average value λ = 5 of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals, the probability P (n) that the burst signals actually reach simultaneously from n terminals is as follows: When it is 4 or 5, it is highest at 0.175, and the probability P (n) becomes smaller as n becomes smaller than 4. Further, the probability P (n) becomes smaller as n becomes larger than 5.
つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２より大きい場合は、上り信号のトラフィックが多く複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が高いときに相当する。図６は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベル（又は端末数ｎ）を示す波形図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル（又は端末数ｎ）を示している。図６に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合（例えば、λが２より大きい場合）は、バースト信号の受信信号の波形は受信が途切れる時間の割合は少なくなっている。 That is, when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is larger than 2, it corresponds to a case where there is a lot of uplink signal traffic and burst signals from a plurality of terminals are frequently overlapped in time. FIG. 6 is a waveform diagram showing the signal level (or the number of terminals n) of the burst signal when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is large, with time on the horizontal axis and signal on the vertical axis. The level (or the number of terminals n) is shown. As shown in FIG. 6, when the average value λ of the number n of terminals that are simultaneously transmitting burst signals is large (for example, when λ is larger than 2), the waveform of the received signal of the burst signal is the time at which reception is interrupted. The ratio is decreasing.
このようなとき、平均電力がλを中心に緩やかに変動するバースト信号に対しては、従来のＡＧＣ制御回路における時定数ＴＡＧＣのＡＧＣ制御ループにおいてある程度は追随できると考えられる。従って、図６に示すようなバースト信号を受信している端末数ｎの平均値λを中心とする速いレベルのバースト信号の変動のみを想定すればよい。これにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定値、すなわち、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号のマージンの設定値を大きくしなくてもよいことになる。In such a case, it is considered that the AGC control loop with the time constant TAGC in the conventional AGC control circuit can follow the burst signal whose average power gradually changes around λ to some extent. Therefore, it is only necessary to assume the fluctuation of the burst signal at a high level around the average value λ of the number n of terminals receiving the burst signal as shown in FIG. Thereby, it is not necessary to increase the set value of the monotonically increasing function F (N), that is, the set value of the margin of the input signal of the first A /
したがって、上り信号のトラフィックが多く、複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が多いような場合、つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、前述の式（４）においてλが２以下の関数を利用すれば充分であると考えられる。 Accordingly, when there is a lot of uplink signal traffic and there is a high frequency of burst signals from a plurality of terminals in time, that is, when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is large, As the monotonically increasing function F (N), it is considered sufficient to use a function in which λ is 2 or less in the above-described equation (4).
図７は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図である。 FIG. 7 is a Poisson distribution diagram showing the probability P (n) of simultaneous arrival of burst signals from n terminals when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2.
図７に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の例では、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが２または１のときに０．２７で最も高く、ｎが２より大きくなるにしたがって小さくなって行く。 As shown in FIG. 7, in the example in which the average value λ of the number n of terminals that are simultaneously transmitting burst signals is 2, the probability P (n) that the burst signals reach simultaneously from n terminals is n It is highest at 0.27 when 2 or 1, and decreases as n becomes larger than 2.
図８は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図である。なお、図８の縦軸は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）ではなく、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数であるので単調増加関数Ｆ（ｎ）としている。図８に示すように、単調増加関数Ｆ（ｎ）は、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎが１から５までは単調増加するが、端末数ｎが５以上では単調増加関数Ｆ（ｎ）はほぼ一定となることがわかる。このように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２以下の小さい場合においては、ｎが５以上のときは、単調増加関数Ｆ（ｎ）（つまり、単調増加関数Ｆ（Ｎ））を一定としてもよいことが分かる。 FIG. 8 shows the relationship of the monotonically increasing function F (n) with respect to the number n of terminals actually transmitting burst signals simultaneously when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2. FIG. The vertical axis in FIG. 8 is not a monotonically increasing function F (N) but a monotonically increasing function F (n) because it is a monotonically increasing function with respect to the number n of terminals that are actually transmitting burst signals simultaneously. As shown in FIG. 8, the monotonically increasing function F (n) is monotonically increased when the number of terminals n actually transmitting burst signals simultaneously is 1 to 5, but is monotonically increasing when the number of terminals n is 5 or more. It can be seen that F (n) is substantially constant. Thus, in the case where the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2 or less, when n is 5 or more, the monotonically increasing function F (n) (that is, the monotonically increasing function F It can be seen that (N)) may be constant.
なお、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２へ入力されるバースト信号の振幅の推定値であり、前述の式（４）の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値からずれたとしても、可変利得増幅器１０１を適正に制御するフィードバック信号としては大きな問題にはならない。
The monotonic increase function F (N) is an estimated value of the amplitude of the burst signal input to the first A /
そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の依存性を簡略化する方法について述べる。図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図である。つまり、図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を前述の（４）式の関数にあてはめたときの、端末数Ｎに対する単調増加関数Ｆ（Ｎ）の簡略化特性図である。図９において、Ｍを１から４までの整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、端末数Ｎが１から４までの間では端末数Ｎの１次関数で増加し、端末数Ｎが４以上では単調増加関数Ｆ（Ｎ）は一定となる関数である。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を、式（４）の代わりにこのような単純な関数にすることにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の演算器（つまり、Ｆ（Ｎ）演算器）を簡略化することができる。 Therefore, a method for simplifying the dependency of the monotonically increasing function F (N) will be described. FIG. 9 is a schematic diagram in which the characteristic shape of the monotonically increasing function F (N) in FIG. 8 is simplified. That is, FIG. 9 is a simplified characteristic diagram of the monotonic increase function F (N) with respect to the number N of terminals when the characteristic shape of the monotone increase function F (N) of FIG. 8 is applied to the function of the above-described equation (4). It is. In FIG. 9, when M is an integer from 1 to 4, the monotonically increasing function F (N) increases as a linear function of the number of terminals N when the number of terminals N is from 1 to 4, and the number of terminals N is When the number is 4 or more, the monotonically increasing function F (N) is a constant function. Accordingly, the monotonically increasing function F (N) is changed to such a simple function instead of the equation (4), so that the computing unit of the monotonic increasing function F (N) (that is, the F (N) computing unit) is obtained. It can be simplified.
〈実施の形態２〉
図１０は、本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路が図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路と異なるところは、バースト信号の信号レベルを検出する検出手段の相違であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成であるため重複する説明は省略する。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をＡ／Ｄ変換した後、レベル検出器１０３ａが、デジタルのバースト信号のレベル検出を行って加算器１０５へ入力する。これにより、レベル検出器１０３ａにはアナログ検出手段が不要となると共に図２に示す第２のＡ／Ｄ変換器１０４が不要となる。これによって、図１０に示すように、レベル検出器１０３ａによるバースト信号のレベル検出から可変利得増幅器１０１へ制御信号を送信するＤ／Ａ変換器１１４までの破線で囲った要素を全てデジタル信号処理部１１３に置き換えることができるので、結果的に、ＡＧＣ制御回路の部品点数を大幅に削減することが可能となる。<
FIG. 10 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference between the AGC control circuit of the second embodiment shown in FIG. 10 and the AGC control circuit of the first embodiment shown in FIG. 2 is the difference in the detection means for detecting the signal level of the burst signal. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, a duplicate description is omitted. In the AGC control circuit of the second embodiment shown in FIG. 10, after the first A / D converter 102 A / D converts the burst signal, the
〈実施の形態３〉
前述の実施の形態１及び実施の形態２では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンである単調増加関数Ｆ（Ｎ）は無線局装置に登録されている端末数Ｎに基づいて算出される。したがって、未登録な端末からの信号に対する対策がなされていない。特に、無線局装置に接続される端末の数が少ない場合には、未登録な端末からのバースト信号によってＡ／Ｄ変換器の入力が飽和しやすくなるおそれがある。<
In the first embodiment and the second embodiment described above, the monotone increasing function F (N) that is the input margin of the first A /
そこで、本発明の実施の形態３に係る無線信号受信装置では、上記のような課題に対する対策を行っている。つまり、前述の単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、無線局装置に接続されている端末数Ｎ＝０のときに定義されていないので、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号のマージンを定数ｄとして、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝ｄとする。さらに、無線局装置に接続されている端末数Ｎが１以上では前述の式（４）に定数ｄを加えたものをＦ（Ｎ）とすることにより、無線局装置に登録されていない端末からの到来信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和することを防ぐことができる。
Therefore, the radio signal receiving apparatus according to
図１１は、本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。すなわち、図１１に示す実施の形態３のＡＧＣ制御回路は、図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路に対して、推定レベル値１１５と推定レベル値加算器１１６が追加されている。
FIG. 11 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention. That is, the AGC control circuit of the third embodiment shown in FIG. 11 has an estimated
推定レベル値（ピーク振幅推定手段）１１５は、１つの端末からのバースト信号のピーク振幅を推定する。推定レベル値加算器（ピーク振幅加算手段）１１６は、推定レベル値１１５に対応するバースト信号のピーク振幅の値を単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算する。つまり、推定レベル値加算器１１６が、１つの端末からのバースト信号の推定レベル値１１５をＦ（Ｎ）演算器１０８からの単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するように構成されている。
The estimated level value (peak amplitude estimating means) 115 estimates the peak amplitude of the burst signal from one terminal. The estimated level value adder (peak amplitude adding means) 116 adds the peak amplitude value of the burst signal corresponding to the estimated
つまり、加算器１０５は、レベル検出器１０３からのバースト信号レベルに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）とバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加算した値を誤差演算器１０７へ入力するため、誤差演算器１０７は、未登録な１つの端末装置からのバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加味した制御信号を可変利得増幅器１０１へフィードバックすることができる。
That is, the
図１２は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、無線局装置に登録されている端末数Ｎのみを考慮したときに単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性を図の破線で示すと、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性は図の実線のようになる。つまり、図の実線のように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は推定レベル値ｄの値だけ縦軸の方向に平行移動した特性となっている。 FIG. 12 is a characteristic diagram showing an example of the shape of the monotonic increase function F (N) realized by the AGC control circuit of FIG. 11, where the horizontal axis represents the number of terminals N and the vertical axis represents the monotone increase function F (N). Show. That is, when only the number N of terminals registered in the radio station apparatus is taken into consideration, the characteristic of the monotonically increasing function F (N) is indicated by a broken line in the figure, and the estimated level of the burst signal by the terminals not registered in the radio station apparatus The characteristic of the monotonically increasing function F (N) obtained by adding the value d is as shown by the solid line in the figure. That is, as indicated by the solid line in the figure, the monotonically increasing function F (N) has a characteristic that is translated in the direction of the vertical axis by the estimated level value d.
ところが、バースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の実線の特性は、端末数Ｎが４以上のときはフィードバック量にマージンを持たせ過ぎであり、結果的に、ＡＧＣ制御回路のデバイスの定格を必要以上に大きくしてしまう原因となる。なお、上記の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定の代わりに、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝０として、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力最大値（つまり、基準値１０６）を一定値（ｄ）の分だけ小さく設定しても前述と同様の作用を呈する。 However, the characteristic of the solid line of the monotonically increasing function F (N) obtained by adding the estimated level value d of the burst signal is that the feedback amount has too much margin when the number of terminals N is 4 or more, and as a result, AGC This will cause the device rating of the control circuit to become larger than necessary. Note that instead of setting the above monotonically increasing function F (N), the maximum input value of the first A / D converter 102 (where the monotonically increasing function F (0) = 0 when the number of terminals N = 0 is assumed (= 0). In other words, even if the reference value 106) is set smaller by a certain value (d), the same effect as described above is exhibited.
次に、フィードバックのマージンの持たせ過ぎを解決する対策について説明する。図１３は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、未登録な端末のバースト信号の受信レベルは登録済みの端末のバースト信号の受信レベルと同等であると考えられるので、未登録な端末１台のバースト信号を、登録済みの端末１台のバースト信号とみなすことができる。そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋１に置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋１）とする。 Next, a countermeasure for solving an excessive feedback margin will be described. FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating an example of the shape of the monotonically increasing function F (N) realized by the AGC control circuit of FIG. 11 with proper feedback merging. The horizontal axis represents the number of terminals N, and the vertical axis represents A monotonically increasing function F (N) is shown. That is, since the reception level of the burst signal of the unregistered terminal is considered to be equivalent to the reception level of the burst signal of the registered terminal, the burst signal of one unregistered terminal is converted to that of one registered terminal. It can be regarded as a burst signal. Therefore, the number N of terminals in the monotonically increasing function F (N) is replaced with N + 1 to obtain a monotonically increasing function F (N + 1).
つまり、図１３に示すように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性カーブを端末数１台分だけ端末数Ｎの負の方向（つまり、図の左方）へ平行移動させる。これによって、端末数Ｎが４以上でもフィードバックにマージを持たせ過ぎるおそれはなくなる。以上のような手法により、未登録な端末のバースト信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力が飽和することを抑制することができる。
That is, as shown in FIG. 13, the characteristic curve of the monotonically increasing function F (N) is translated in the negative direction of the number N of terminals (that is, the left side of the figure) by one terminal. As a result, there is no possibility that the feedback is excessively merged even when the number N of terminals is 4 or more. With the above method, it is possible to suppress the saturation of the input of the first A /
なお、複数の未登録な端末から同時にバースト信号が到来するのは確率的に非常に低いが、このことを考慮する場合は、ａを２以上の整数としたとき、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋ａに置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋ａ）とすればよい。 Note that burst signals simultaneously arrive from a plurality of unregistered terminals at a very low probability, but when this is taken into consideration, when a is an integer of 2 or more, a monotonically increasing function F (N) The number of terminals N may be replaced with N + a to obtain a monotonically increasing function F (N + a).
今後、次世代における無線伝送システムの上りバースト信号の伝送効率向上のため、受信電力の変動が大きくなり、無線局装置のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジの拡大を必要としないようなＡＧＣ制御の必要性が益々高まってくる。そこで、本発明により、受信するバースト信号の到達時間あるいは受信電力が未知の場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号の振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することができるので、次世代の無線局装置にとって極めて有効である。 In the future, in order to improve the transmission efficiency of upstream burst signals in the next generation wireless transmission system, the variation in received power will increase, and AGC control will not require expansion of the input dynamic range of the A / D converter of the wireless station device The need for is increasing. Accordingly, the present invention provides a radio signal receiving apparatus having an AGC control circuit that does not saturate the amplitude of an input signal of an A / D converter even when the arrival time or received power of a received burst signal is unknown. Therefore, it is extremely effective for the next generation radio station apparatus.
本発明は、複数の端末からバースト信号を受信する無線信号受信装置に関する。 The present invention relates to a radio signal receiving apparatus that receives burst signals from a plurality of terminals.
第二、第三世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送の方法は主に回線交換方式であるが、音声通信以外のデータ通信の割合が増えるにしたがい、設備コストを低減させるなどの目的のためにＩＰ（Internet-Protocol）化が進展している。したがって、ＩＰ化の進展に伴い、次世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送はパケット交換方式が主流になりつつある。さらに、次世代の無線通信の伝送帯域は数百ｋＨｚから数十ＭＨｚへと帯域幅が益々増大し、上り信号は時分割多重の技術に加えて周波数多重の技術が利用されている。 The data transmission method in the second and third generation mobile communication systems is mainly a circuit switching method, but for the purpose of reducing equipment costs as the proportion of data communication other than voice communication increases. The development of IP (Internet-Protocol) is progressing. Therefore, with the progress of IP, packet switching is becoming the mainstream for data transmission in next-generation mobile communication systems. Further, the transmission band of next-generation wireless communication is increasing from several hundred kHz to several tens of MHz, and the frequency multiplexing technique is used for the upstream signal in addition to the time division multiplexing technique.
また、移動体通信システムの基地局装置や無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）装置など、複数の端末からの上りの無線信号を受信する無線局装置の技術課題の一つとして、ＡＧＣ(Auto-Gain-Control)制御の広ダイナミックレンジ化がある。例えば、移動体通信システムにおける、各端末からの上り無線信号のレベルは、端末−無線局装置間の距離や伝送環境のばらつきのため、電力レベルで約７０〜９０ｄＢの変動が生じる。さらに、無線局装置では複数の端末からの信号が時間的に重なるため、無線局装置の受信信号のレベル変動は一層大きくなる。 In addition, as one of technical problems of a radio station apparatus that receives uplink radio signals from a plurality of terminals such as a base station apparatus of a mobile communication system and an access point (AP) apparatus of a wireless LAN, AGC (Auto-Gain) -Control) There is a wide dynamic range of control. For example, in the mobile communication system, the level of the uplink radio signal from each terminal varies by about 70 to 90 dB in the power level due to variations in the distance between the terminal and the radio station apparatus and the transmission environment. Furthermore, since the signals from a plurality of terminals overlap in time in the radio station apparatus, the level fluctuation of the received signal of the radio station apparatus becomes even larger.
また、上りの無線信号を受信する無線局装置では、このように複数の端末から送信された信号を受信した受信信号を一括してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換したのち、デジタル信号処理によって各端末からの信号を分離している。しかし、一般的に、Ａ／Ｄ変換器の入力のダイナミックレンジは７０ｄＢよりも狭いため、Ａ／Ｄ変換でのＣＮＲ（Carrier Noise Ratio）劣化や入力レベルの飽和による劣化が起きないように、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を行うことが必要である。このようにして、Ａ／Ｄ変換器の入力レベルの最適調整を可変利得増幅器によって行うことをＡＧＣ制御と云っている。 Further, in the radio station apparatus that receives the uplink radio signal, the received signal that has received the signals transmitted from a plurality of terminals is collectively converted into analog / digital (A / D), and then digital signal processing is performed. The signal from each terminal is separated. However, in general, since the dynamic range of the input of the A / D converter is narrower than 70 dB, ANR is not caused by deterioration of CNR (Carrier Noise Ratio) in the A / D conversion or saturation of the input level. It is necessary to optimally adjust the input level of the / D converter. In this way, optimal adjustment of the input level of the A / D converter is performed by the variable gain amplifier, which is referred to as AGC control.
また、上記のような上り受信方式においては、例えば、通信方式としてＴＤＭＡ(Time-Division-Multiple-Access)方式やＣＤＭＡ(Code-Divison-Multiple-Access)方式が用いられている。第二世代の移動通信システムや無線ＬＡＮなどで用いられるＴＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末からの上り信号が無線局装置において時間的に重ならないようにしている。一方、ＣＤＭＡ方式では、各端末は同一周波数帯を共有し、各端末の信号は時間的に重なっているが、無線局装置では、それぞれの端末ごとに割り当てられた拡散符号によってそれぞれの端末ごとの信号を分離することができる。また、第三世代のＷ−ＣＤＭＡにおいては、上り伝送はＣＤＭＡ方式を用いた回線交換方式であるため、無線局装置において受信信号のレベルが急激に変動したり途切れたりすることは殆んどない。したがって、受信部のＡＧＣ制御に大きな問題はなかった。 In the uplink reception system as described above, for example, a TDMA (Time-Division-Multiple-Access) system or a CDMA (Code-Divison-Multiple-Access) system is used as a communication system. In the TDMA system used in second-generation mobile communication systems and wireless LANs, the terminals share the same frequency band so that uplink signals from the terminals do not overlap in time in the radio station apparatus. On the other hand, in the CDMA system, each terminal shares the same frequency band, and the signals of each terminal overlap in time. However, in the radio station apparatus, each terminal uses a spreading code assigned to each terminal. The signal can be separated. Further, in the third generation W-CDMA, the uplink transmission is a circuit switching system using the CDMA system, so that the level of the received signal hardly fluctuates or is interrupted in the radio station apparatus. . Therefore, there was no big problem in the AGC control of the receiving unit.
一方、ＴＤＭＡ方式では、各端末から到来する受信信号はフレームまたはパケットなどと呼ばれる時間単位のバースト信号であるため、フレームの立上り／立下りのレベル変動が極めて大きい。そのため、フレームの立上り／立下りにおけるＡＧＣ制御が困難になる。言い換えると、フレームの立上り及び立下りの時間は、ＡＧＣ制御の時定数よりも非常に早いため、フレームの立上り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が大きすぎて可変利得増幅器が飽和し、フレームの立下り直後ではＡ／Ｄ変換器の入力電力が小さすぎて可変利得増幅器におけるＣＮＲが劣化するため、最適なＡＧＣ制御を行うことが困難となる。 On the other hand, in the TDMA system, the received signal arriving from each terminal is a burst signal in units of time called a frame or a packet. Therefore, the level fluctuation of the rising / falling of the frame is extremely large. Therefore, AGC control at the rising / falling edge of the frame becomes difficult. In other words, since the rise and fall times of the frame are much faster than the time constant of AGC control, immediately after the rise of the frame, the input power of the A / D converter is too large and the variable gain amplifier saturates. Immediately after the fall of, the input power of the A / D converter is too small and the CNR in the variable gain amplifier deteriorates, making it difficult to perform optimal AGC control.
このようなＡＧＣ制御の問題を解決するためのバースト信号の受信方法に関する技術として、例えば特許文献１などが知られている。図１は、従来の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１において、可変利得増幅器１がＲＦ（無線周波数）帯域のバースト信号を受信している間は、レベル検出器３の検出結果と基準値６との差分を誤差演算器７で演算して、可変利得増幅器１の制御端子へフィードバックすることにより、出力電力が基準値６と等しくなるようなＡＧＣ制御を行っている。これによって、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力電力が飽和するおそれはなくなる。一方、可変利得増幅器１にバースト信号が来ていない間はＡＧＣ制御は行われず、可変利得増幅器１の制御端子への制御信号は、保持回路１４が１パルス前に受信して保持しているバースト信号の信号値をそのまま使用している。また、ＡＧＣ制御のＯＮ／ＯＦＦは、バースト信号が到来するタイミング信号１５に基づいて行っている。なお、ＴＤＭＡ方式では、無線局装置は送信フレームと受信フレームが交互に時間多重されているため、受信タイミングの時間は無線局装置にとって既知であるものとする。
しかしながら、上記のようなバースト信号の受信方法は、受信信号の到来時間があらかじめわかっていることを前提としており、到着時間がわからないバースト信号の場合には上記のＡＧＣ制御を適用することができない。また、次世代の移動通信システムにおける無線通信では、信号の伝送速度が益々高くなると共にＩＰ化が進んでパケット交換方式となるため、必然的に上り信号はバースト信号となることが前提になる。このとき、各端末からのバースト信号がランダムに到着することがないように無線局装置で送信タイミングの制御を行えば、受信タイミングの時間は既知となる。 However, the burst signal reception method as described above is based on the premise that the arrival time of the reception signal is known in advance, and the above AGC control cannot be applied to a burst signal whose arrival time is unknown. Further, in wireless communication in the next-generation mobile communication system, the signal transmission speed becomes higher and the IP is advanced to become a packet switching system. Therefore, the upstream signal is necessarily a burst signal. At this time, if the transmission timing is controlled by the radio station apparatus so that the burst signal from each terminal does not arrive at random, the time of the reception timing is known.
ところが、上り信号の伝送効率を上げるために、ＴＤＭＡ方式に加えてＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式の併用が検討されており、このような場合は、無線局装置は複数の端末からの上り信号が混ざった状態で受信する必要があるため、Ａ／Ｄ変換前の受信信号のレベルは従来に比べて大きく変動する。すなわち、バースト信号の立上り時の振幅は、過去のバースト信号のものとは相関関係がなく全く異なる値となる。したがって、上記の特許文献１のＡＧＣ制御方式では、バースト信号の到着直後の可変利得増幅器の制御信号（つまり、フィードバック信号）は適正な値ではないため、結果的に、可変利得増幅器の後段に位置する第１のＡ／Ｄ変換器において、飽和による劣化またはＣＮＲの劣化が発生するおそれがある。特に、無線ＬＡＮのＡＰ装置などのように無線局装置に接続されている端末数が少ない場合は、ＡＰ装置における上り信号の総電力に対して１端末あたりの電力の割合が大きくなるので、バースト信号のレベル変動による飽和劣化またはＣＮＲ劣化はかなり大きくなる。
However, in order to increase the transmission efficiency of the uplink signal, the combined use of the CDMA method and the FDMA method in addition to the TDMA method has been studied. In such a case, the radio station apparatus mixed uplink signals from a plurality of terminals. Since the signal needs to be received in a state, the level of the received signal before A / D conversion varies greatly compared to the prior art. That is, the amplitude at the rising edge of the burst signal has a completely different value from that of the past burst signal. Therefore, in the above AGC control method of
本発明の目的は、バースト信号による受信信号の到達時間又は受信電力／受信レベルが未知である場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a radio signal receiving apparatus having an AGC control circuit that does not saturate the input signal amplitude of an A / D converter even when the arrival time or received power / reception level of a received signal by a burst signal is unknown. Is to provide.
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末装置から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変する電力可変手段と、電力可変手段から出力されるバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とを備える無線信号受信装置であって、Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、
ピーク検出手段が検出したピーク振幅に単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える構成を採る。
The radio signal receiving apparatus of the present invention converts power amplification means for varying the power amplification factor of burst signals transmitted wirelessly from a plurality of terminal apparatuses, and converts a burst signal output from the power variable means from an analog signal to a digital signal. A burst signal peak amplitude is detected by a detection circuit having a time constant longer than the length of one pulse of the burst signal at a preceding stage or a subsequent stage of the A / D conversion means. A peak detecting means for detecting, a terminal number detecting means for detecting the number N of terminals recognized by the radio signal receiving apparatus, and a monotonically increasing function F (N) based on the number N of terminals detected by the terminal number detecting means A monotonically increasing function calculating means for
A difference between an addition value obtained by adding the monotonically increasing function F (N) calculated by the monotonically increasing function calculating unit to the peak amplitude detected by the peak detecting unit and a preset reference value is obtained, and this difference is fed back to the power varying unit. The control means to perform is taken.
本発明によれば、複数の端末から送信されたＲＦ帯域のバースト信号を受信する無線信号受信装置において、Ａ／Ｄ変換器の前段又は後段で検出したバースト信号のピーク振幅と端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算して電力可変手段（可変利得増幅器）へフィードバックをかけている。これによって、無線信号受信装置に接続される端末数Ｎが増減しても、可変利得増幅器に対して常に適正なフィードバック量をかけることができる。したがって、バースト信号振幅の最大値によってＡ／Ｄ変換器の入力電力が飽和しないようにＡＧＣ制御を行うことができる。その結果、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化が起きないようにすることが可能となる。 According to the present invention, in a radio signal receiving apparatus that receives burst signals in an RF band transmitted from a plurality of terminals, based on the peak amplitude of the burst signal detected at the front stage or the rear stage of the A / D converter and the number N of terminals. The monotonically increasing function F (N) calculated in this way is added to provide feedback to the power variable means (variable gain amplifier). As a result, even when the number N of terminals connected to the radio signal receiving apparatus increases or decreases, an appropriate feedback amount can always be applied to the variable gain amplifier. Therefore, AGC control can be performed so that the input power of the A / D converter is not saturated by the maximum value of the burst signal amplitude. As a result, it becomes possible to prevent saturation of input power of the A / D converter and deterioration of CNR.
また、本発明によれば、単調増加関数Ｆ（Ｎ）をポアソン分布に従って適正に選ぶことにより、端末数Ｎが大きい場合でもＡ／Ｄ変換器の入力マージンを最小限にすることができる。さらに、バースト信号のトラフィックの大小に関わらず、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲ劣化が起きないようにすることができる。また、未登録な端末からの突然のバースト信号によるＡ／Ｄ変換器の入力電力の飽和を抑制することもできる。 Further, according to the present invention, the input margin of the A / D converter can be minimized even when the number N of terminals is large by appropriately selecting the monotonically increasing function F (N) according to the Poisson distribution. Further, it is possible to prevent the saturation of the input power of the A / D converter and the CNR deterioration regardless of the traffic of the burst signal. In addition, saturation of input power of the A / D converter due to a sudden burst signal from an unregistered terminal can be suppressed.
〈発明の概要〉
本発明の無線信号受信装置は、複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受
信する無線信号受信装置であって、ＡＧＣ制御回路が、受信されるバースト信号の振幅のピーク値と無線信号受信装置に接続されている端末数Ｎに基づいて演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値をフィードバック量として、可変利得増幅器に対してＡＧＣ制御を行っている。これによって、複数の端末から到来するバースト信号の大きさやタイミングが未知であっても、可変利得増幅器に対して適正にＡＧＣ制御を行うことができるので、Ａ／Ｄ変換器の入力電力の飽和やＣＮＲの劣化を防止することが可能となる。
<Summary of invention>
A radio signal receiving apparatus of the present invention is a radio signal receiving apparatus that receives an RF band burst signal transmitted from a plurality of terminals, wherein the AGC control circuit receives the peak value of the amplitude of the received burst signal and the radio signal. The AGC control is performed on the variable gain amplifier by using, as a feedback amount, an addition value with the monotonically increasing function F (N) calculated based on the number N of terminals connected to the receiving apparatus. As a result, even if the sizes and timings of burst signals coming from a plurality of terminals are unknown, AGC control can be appropriately performed on the variable gain amplifier, so that the input power of the A / D converter can be saturated. CNR deterioration can be prevented.
次に、本発明の無線信号受信装置の具体的な実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Next, some specific embodiments of the radio signal receiving apparatus of the present invention will be described in detail. Note that, in the drawings used in the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.
〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。まず、図２に示すＡＧＣ制御回路の構成について説明する。このＡＧＣ制御回路は、可変利得増幅器１０１、第１のＡ／Ｄ変換器１０２、レベル検出器１０３、第２のＡ／Ｄ変換器１０４、基準値１０６、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、端末数検出器１０９、デジタル復調処理部１１１及び制御信号生成部１１０を備えた構成を採る。制御信号生成部１１０は、加算器１０５、誤差演算器１０７及びＤ／Ａ変換器１１４を含む。
<
FIG. 2 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to
可変利得増幅器１０１は、複数の端末から無線で送信されるバースト信号の電力増幅率を可変して最適レベルの電力に増幅する。第１のＡ／Ｄ変換器１０２は、可変利得増幅器１０１によって電力増幅されたバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル復調処理部１１１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２によってアナログ信号からデジタル信号に変換された複数の端末のバースト信号を、それぞれの端末ごとのバースト信号に分離する復調処理を行う。
The
レベル検出器１０３は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段において、受信信号であるバースト信号の１フレームの長さより長い時定数を有する検出回路によってバースト信号のピーク振幅を検出する。第２のＡ／Ｄ変換器１０４は、レベル検出器１０３が検出したアナログ信号のバースト信号をデジタル信号に変換する。
The
端末数検出器１０９は、無線局装置が認識している（又は、無線局装置に登録されて接続されている）端末数Ｎを検出し、この情報を格納する。Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数検出器１０９が検出した端末数Ｎに基づいて、端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。基準値１０６は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値である。
The
制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５は、第２のＡ／Ｄ変換器１０４から取得したアナログのバースト信号の電力振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。誤差演算器１０７は、加算器１０５が加算したバースト信号の電力振幅と単調増加関数Ｆ（Ｎ）との加算値を基準値１０６と比較してその差分を求める。Ｄ／Ａ変換器１１４は、誤差演算器１０７が求めた差分をデジタル信号からアナログ信号に変換して、その差分のアナログ信号が可変利得増幅器１０１のフィードバック信号となるようにする。
Inside the control signal generation unit 110, the
つまり、制御信号生成部１１０は、レベル検出器１０３が検出したバースト信号のピーク振幅に対してＦ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値と、あらかじめ設定された基準値１０６（つまり、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和しない入力電力レベルの最大値）との差分を求め、この差分を可変利得増幅器１０１へフィードバックする。
That is, the control signal generation unit 110 adds an addition value obtained by adding the monotonically increasing function F (N) calculated by the F (N)
次に、図２に示すＡＧＣ制御回路の動作の概要について説明する。無線信号受信装置が図示しない複数の端末から送信されるＲＦ帯域のバースト信号を受信すると、可変利得増幅器１０１がバースト信号の電力増幅を行い、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。さらに、デジタル復調処理部１１１が、複数の端末のバースト信号を端末ごとのバースト信号に分離する。このとき、レベル検出器１０３がバースト信号のピーク振幅を検出し、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が端末数検出器１０９の検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
Next, an outline of the operation of the AGC control circuit shown in FIG. 2 will be described. When the radio signal receiving apparatus receives burst signals in the RF band transmitted from a plurality of terminals (not shown), the
そして、制御信号生成部１１０が、レベル検出器１０３によって検出されたピーク振幅とＦ（Ｎ）演算器１０８によって演算された単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の最大入力レベルに相当する基準値１０６とを比較し、その差分を制御信号（つまり、フィードバック信号）として可変利得増幅器１０１をＡＧＣ制御する。これによって、バースト信号の到達時間や受信レベルが未知な場合でも、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号振幅を飽和させないようなＡＧＣ制御を行うことができる。
Then, the control signal generation unit 110 adds the peak amplitude detected by the
すなわち、可変利得増幅器１０１が、図示しない複数の端末から到来した受信信号（つまり、バースト信号）を増幅した後、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が、このバースト信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。次に、このデジタル信号のバースト信号は複数の端末のバースト信号を含んでいるので、後段のデジタル復調処理部１１１によってそれぞれの端末ごとのバースト信号を個別に分離する。なお、複数の端末のバースト信号をそれぞれの端末ごとのバースト信号に分離する信号分離方法は、バースト信号の伝送方式などによって異なり様々な分離方法があるが、これらの信号分離方法の技術は公知であるのでその説明は省略する。
That is, after the
可変利得増幅器１０１の利得制御は、制御信号生成部１１０からの出力信号を用いて制御される。なお、可変利得増幅器１０１の代わりに可変減衰器を用いてもよい。すなわち、レベル検出器１０３が、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段でバースト信号の振幅を検出すると、第２のＡ／Ｄ変換器１０４が、検出されたバースト信号の振幅をデジタル信号に変換する。また、端末数検出器１０９が、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎの情報を検出して格納しているので、Ｆ（Ｎ）演算器１０８は、端末数Ｎの情報に基づいて端末数Ｎに関する単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する。
The gain control of the
そして、制御信号生成部１１０の内部において、加算器１０５が、第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号の振幅レベルと、Ｆ（Ｎ）演算器１０８が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）とを加算する。さらに、誤差演算器１０７が、加算器１０５によって加算されたバースト信号の振幅レベルと単調増加関数Ｆ（Ｎ）の加算値と、基準値１０６との差分を演算する。そして、Ｄ／Ａ変換器１１４がこの差分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、この差分がフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ送信され、可変利得増幅器１０１に対してＡＧＣ制御が行われる。なお、ここで、基準値１０６とは、使用する第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力レベルの最大値に相当するものである。
Then, in the control signal generation unit 110, the
図３は、本発明の実施の形態１に係る無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路の他の例を示すブロック図である。図３と図２との相違点は制御信号生成部１１０ａの構成のみである。すなわち、図３に示すように、制御信号生成部１１０ａの構成として、減算器１１２が、基準値１０６の設定レベルｆからＦ（Ｎ）演算器１０８の演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）のレベルｇを減算した値を減算値（ｆ−ｇ）とし、誤差演算器１０７が、この減算値（ｆ−ｇ）と第２のＡ／Ｄ変換器１０４の出力であるバースト信号のピーク振幅との差分を演算し、演算結果の値をフィードバック信号として可変利得増幅器１０１へ入力するようにしてもよい。つまり、図２に示すようにバースト信号のピーク振幅に単調増加関
数Ｆ（Ｎ）を加えるのではなく、図３に示すように基準値１０６から単調増加関数Ｆ（Ｎ）を引いても、誤差演算器１０７は同じ値の差分を演算することができる。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of the AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to
以上、図２又は図３のようなＡＧＣ制御回路の構成により、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の前段におけるバースト信号のレベルが、第１のＡ／Ｄ変換器１０２にとって最適な入力電力レベルとなるように制御を行うことができる。
As described above, with the configuration of the AGC control circuit as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the level of the burst signal in the previous stage of the first A /
本実施形態によるＡＧＣ制御回路の構成では、無線局装置に登録されて接続されている端末数Ｎ（つまり、無線局装置が認識している端末数Ｎ）をリアルタイムで知ることができる。すなわち、一般の無線ＬＡＮや移動通信システムにおいては、各端末が無線局装置に最初にアクセスした時点で無線局装置は新規に接続された端末の登録を行うので、無線局装置は接続されている端末数Ｎを常に把握している。そのため、無線局装置は、端末数Ｎの検出手段を新たに設けなくても、端末数Ｎをリアルタイムで知ることができる。したがって、図２又は図３に示すように、端末数Ｎの情報を常に端末数検出器１０９のメモリへ格納しておき、無線局装置に接続されている端末数Ｎが変化したときには、その都度、端末数Ｎの情報を更新するようにすれば、無線局装置は、常に、リアルタイムの端末数Ｎを知ることができる。
In the configuration of the AGC control circuit according to the present embodiment, the number N of terminals registered and connected to the radio station apparatus (that is, the number N of terminals recognized by the radio station apparatus) can be known in real time. That is, in a general wireless LAN or a mobile communication system, when each terminal first accesses the radio station apparatus, the radio station apparatus registers a newly connected terminal, so the radio station apparatus is connected. The number N of terminals is always grasped. Therefore, the radio station apparatus can know the number N of terminals in real time without newly providing a means for detecting the number N of terminals. Therefore, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, information on the number of terminals N is always stored in the memory of the number-of-
以下、上記のＡＧＣ制御回路の動作について図２を用いてさらに詳しく説明する。図２において、加算器１０５、Ｆ（Ｎ）演算器１０８、及び端末数検出器１０９の構成要素をなくすと、従来の最も単純なＡＧＣ制御回路となる。この一般的なＡＧＣ制御回路は、レベル検出器１０３の平均検出時間とフィードバックループの遅延時間などに起因する時定数ＴＡＧＣをもって制御される。
Hereinafter, the operation of the AGC control circuit will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 2, when the components of the
図４は、図２に示すＡＧＣ制御回路における信号波形及び可変減衰量を示す特性図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル及び可変減衰量を示している。図４のグラフＡは、無線局装置へ入力される上りバースト信号のレベル（振幅）の時間的変化の一例を示し、時間Ｔｆはバースト信号の単位となるフレーム長さを示している。ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣは時間Ｔｆよりも充分に長いものとする。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing signal waveforms and variable attenuation amounts in the AGC control circuit shown in FIG. 2, with the horizontal axis indicating time and the vertical axis indicating signal level and variable attenuation. A graph A in FIG. 4 shows an example of a temporal change in the level (amplitude) of the uplink burst signal input to the radio station apparatus, and a time Tf indicates a frame length as a unit of the burst signal. It is assumed that the time constant T AGC of the AGC control circuit is sufficiently longer than the time T f .
グラフＢは、図１に示したような従来のＡＧＣ制御回路において単純なＡＧＣ制御のみを行った場合に制御される可変減衰量（つまり、図１の可変利得増幅器１へフィードバックされる制御量）の変化傾向を示している。すなわち、バースト信号の信号レベルが大きいときは、第１のＡ／Ｄ変換器２の入力信号が飽和しないように可変減衰量を大きくしている。しかし、図１に示す従来のＡＧＣ制御回路では、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣより緩やかな信号レベルの変化には追随するが、ＡＧＣ制御回路の時定数ＴＡＧＣに比べて速い信号レベルの変動には追随することができず、その結果、入力されるバースト信号が第１のＡ／Ｄ変換器２の入力レベルの許容値を超えてしまって特性劣化が生じる。
A graph B shows a variable attenuation amount controlled when only a simple AGC control is performed in the conventional AGC control circuit as shown in FIG. 1 (that is, a control amount fed back to the
そこで、図４のグラフＣに示すように、端末数Ｎによって増加する単調増加関数Ｆ（Ｎ）に比例する値をグラフＢの可変減衰量に加算して、図２に示す可変利得増幅器１０１へフィードバックする制御量となるように可変減衰量を大きく設定することにより、バースト信号の信号レベルが短時間で変動しても第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号の飽和を防ぐことができる。
Therefore, as shown in the graph C of FIG. 4, a value proportional to the monotonically increasing function F (N) that increases with the number N of terminals is added to the variable attenuation amount of the graph B, and the
すなわち、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値を大きくすれば第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号が飽和する可能性は低くなるが、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎると第１のＡ／Ｄ変換器１０２の量子雑音（ノイズ）が無視できなくなってＣＮＲ劣化を引き起こす。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は最適な値を選択する必要がある。具体的には、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上りの振幅の予測値（つまり、信号を受信している
端末数の平均値）とすればよい。
That is, if the value of the monotonically increasing function F (N) is increased, the possibility that the input signal of the first A /
一般的に、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号の受信レベルは、信号の伝送距離や伝播環境によって変動する。そこで、ここでは各端末からの受信レベルがほぼ同じになるように、端末の送信電力制御が行われていると仮定する。その仮定に基づいて、上り信号におけるＣＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式では、各端末の信号が同時に到達するため、他の端末の信号が雑音となって特性劣化を引き起こさないように送信電力制御が行われるのが通常である。 In general, the reception level of a burst signal that arrives from each terminal to a radio station apparatus varies depending on the signal transmission distance and propagation environment. Therefore, it is assumed here that the transmission power control of the terminal is performed so that the reception level from each terminal becomes substantially the same. Based on this assumption, in the CDMA system and FDMA system for uplink signals, the signals of each terminal arrive at the same time, so the transmission power control is performed so that the signals of other terminals do not become noise and cause characteristic deterioration. Is normal.
上記の仮定により、各端末から無線局装置へ到来するバースト信号のレベルはほぼ一定となると考えてよい。したがって、バースト信号の立上りの信号電力は同時に重なるバースト信号の数に比例すると云える。そのため、無線局装置に接続される端末数Ｎが大きいほど、同時に到達するバースト信号の数が増える確率が高くなるため、バースト信号の立上り時の電力は、端末数Ｎに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）になると考えられる。 Based on the above assumption, it may be considered that the level of the burst signal arriving from each terminal to the radio station apparatus is substantially constant. Therefore, it can be said that the signal power at the rising edge of the burst signal is proportional to the number of burst signals overlapping at the same time. Therefore, the larger the number N of terminals connected to the radio station apparatus, the higher the probability that the number of burst signals arriving at the same time increases. Therefore, the power at the rising edge of the burst signal is a monotonically increasing function F with respect to the number N of terminals. (N).
次に、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性に関する設定方法について述べる。前述したように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）はバースト信号の立上り振幅の予測値に比例するように決めればよい。 Next, a setting method related to the dependency of the monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals will be described. As described above, the monotonically increasing function F (N) may be determined so as to be proportional to the predicted value of the rising amplitude of the burst signal.
まず、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第一の設定方法について述べる。無線局装置に接続される端末数がＮのとき、同時にＮ個の信号を受信する可能性を常に想定すると、バースト信号の立上りの振幅は√Ｎに比例するので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、ｂを定数として、次の式(１)のようになる。
Ｆ（Ｎ）＝ｂ・√Ｎ （１）
First, a first method for setting the dependency of the monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals will be described. When the number of terminals connected to the radio station apparatus is N, assuming that there is always a possibility of receiving N signals at the same time, the rising amplitude of the burst signal is proportional to √N, so the monotonically increasing function F (N) Is expressed by the following equation (1), where b is a constant.
F (N) = b · √N (1)
これは、最も単純な単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の設定方法であるが、Ｎ個の信号が同時に来ることを常に想定しているので、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値が大きすぎて第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンが大きすぎる設定となり、結果的に、ＣＮＲの劣化を引き起こしやすい状態となる。
This is a method for setting the dependency of the simplest monotonically increasing function F (N) on the number N of terminals. However, since it is always assumed that N signals come simultaneously, the monotonically increasing function F (N) Is too large and the input margin of the first A /
次に、このような問題を改善するための、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数Ｎに対する依存性の第二の設定方法について述べる。無線局装置に接続されているＮ個の端末のうち、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達したとき、バースト信号の電力は同時に信号が到達する端末数ｎに比例するのでバースト信号の振幅は√ｎに比例する。また、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率をＰ（ｎ）とすると、バースト信号の立上り振幅の予測値Ｆ（Ｎ）は、ｃを定数として、次の式（２）のようになる。
ここで、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、端末数ｎが大きくなるにつれ小さくなる関数である。このとき、無線局装置に接続されているＮ個の端末からＮ個の信号が到来することを常に想定しているわけではないので、第一の設定方法に比べて単調増加関数Ｆ（Ｎ）は小さくて済む。 Here, the probability P (n) at which burst signals arrive simultaneously from n terminals is a function that decreases as the number n of terminals increases. At this time, since it is not always assumed that N signals arrive from N terminals connected to the radio station apparatus, the monotonically increasing function F (N) compared to the first setting method. Is small.
ここで、各端末からのバースト信号がランダムに到達すると仮定すると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、一般的にポアソン分布にしたがう。したがって、λ及びａを定数とすると、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率
Ｐ（ｎ）は次の式（３）のようになり、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は次の式（４）のようになる。
図５は、端末数ｎの平均値λが５の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図であり、横軸に端末数ｎを示し、縦軸にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示している。また、無線局装置に接続されている端末数Ｎとバースト信号を送信している端末数ｎの関係は、Ｎ≧ｎである。 FIG. 5 is a Poisson distribution diagram showing the probability P (n) that burst signals reach simultaneously from n terminals when the average value λ of the number of terminals n is 5, and the horizontal axis indicates the number of terminals n. The vertical axis indicates the probability P (n) at which burst signals arrive simultaneously from n terminals. The relationship between the number N of terminals connected to the radio station apparatus and the number n of terminals transmitting burst signals is N ≧ n.
図５から分かるように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λ＝５としたとき、実際にｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが４または５のときに０．１７５で最も高く、ｎが４より小さくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。また、ｎが５より大きくなるにしたがって確率Ｐ（ｎ）は小さくなって行く。 As can be seen from FIG. 5, when the average value λ = 5 of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals, the probability P (n) that the burst signals actually reach simultaneously from n terminals is as follows: When it is 4 or 5, it is highest at 0.175, and the probability P (n) becomes smaller as n becomes smaller than 4. Further, the probability P (n) becomes smaller as n becomes larger than 5.
つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２より大きい場合は、上り信号のトラフィックが多く複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が高いときに相当する。図６は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合のバースト信号の信号レベル（又は端末数ｎ）を示す波形図であり、横軸に時間、縦軸に信号レベル（又は端末数ｎ）を示している。図６に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合（例えば、λが２より大きい場合）は、バースト信号の受信信号の波形は受信が途切れる時間の割合は少なくなっている。 That is, when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is larger than 2, it corresponds to a case where there is a lot of uplink signal traffic and burst signals from a plurality of terminals are frequently overlapped in time. FIG. 6 is a waveform diagram showing the signal level (or the number of terminals n) of the burst signal when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is large, with time on the horizontal axis and signal on the vertical axis. The level (or the number of terminals n) is shown. As shown in FIG. 6, when the average value λ of the number n of terminals that are simultaneously transmitting burst signals is large (for example, when λ is larger than 2), the waveform of the received signal of the burst signal is the time at which reception is interrupted. The ratio is decreasing.
このようなとき、平均電力がλを中心に緩やかに変動するバースト信号に対しては、従来のＡＧＣ制御回路における時定数ＴＡＧＣのＡＧＣ制御ループにおいてある程度は追随できると考えられる。従って、図６に示すようなバースト信号を受信している端末数ｎの平均値λを中心とする速いレベルのバースト信号の変動のみを想定すればよい。これにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定値、すなわち、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力信号のマージンの設定値を大きくしなくてもよいことになる。
In such a case, it is considered that the AGC control loop with the time constant TAGC in the conventional AGC control circuit can follow the burst signal whose average power gradually changes around λ to some extent. Therefore, it is only necessary to assume the fluctuation of the burst signal at a high level around the average value λ of the number n of terminals receiving the burst signal as shown in FIG. Thereby, it is not necessary to increase the set value of the monotonically increasing function F (N), that is, the set value of the margin of the input signal of the first A /
したがって、上り信号のトラフィックが多く、複数の端末からのバースト信号が時間的に重なる頻度が多いような場合、つまり、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが大きい場合は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、前述の式（４）においてλが２以下の関数を利用すれば充分であると考えられる。 Accordingly, when there is a lot of uplink signal traffic and there is a high frequency of burst signals from a plurality of terminals in time, that is, when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is large, As the monotonically increasing function F (N), it is considered sufficient to use a function in which λ is 2 or less in the above-described equation (4).
図７は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）を示すポアソン分布図である。 FIG. 7 is a Poisson distribution diagram showing the probability P (n) of simultaneous arrival of burst signals from n terminals when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2.
図７に示すように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の例では、ｎ個の端末から同時にバースト信号が到達する確率Ｐ（ｎ）は、ｎが２または１のときに０．２７で最も高く、ｎが２より大きくなるにしたがって小さくなって行く。 As shown in FIG. 7, in the example in which the average value λ of the number n of terminals that are simultaneously transmitting burst signals is 2, the probability P (n) that the burst signals reach simultaneously from n terminals is n It is highest at 0.27 when 2 or 1, and decreases as n becomes larger than 2.
図８は、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２の場合の、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数Ｆ（ｎ）の関係を示す特性図である。なお、図８の縦軸は、単調増加関数Ｆ（Ｎ）ではなく、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎに対する単調増加関数であるので単調増加関数Ｆ（ｎ）としている。図８に示すように、単調増加関数Ｆ（ｎ）は、実際にバースト信号を同時に送信している端末数ｎが１から５までは単調増加するが、端末数ｎが５以上では単調増加関数Ｆ（ｎ）はほぼ一定となることがわかる。このように、バースト信号を同時に送信している端末数ｎの平均値λが２以下の小さい場合においては、ｎが５以上のときは、単調増加関数Ｆ（ｎ）（つまり、単調増加関数Ｆ（Ｎ））を一定としてもよいことが分かる。 FIG. 8 shows the relationship of the monotonically increasing function F (n) with respect to the number n of terminals actually transmitting burst signals simultaneously when the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2. FIG. The vertical axis in FIG. 8 is not a monotonically increasing function F (N) but a monotonically increasing function F (n) because it is a monotonically increasing function with respect to the number n of terminals that are actually transmitting burst signals simultaneously. As shown in FIG. 8, the monotonically increasing function F (n) is monotonically increased when the number of terminals n actually transmitting burst signals simultaneously is 1 to 5, but is monotonically increasing when the number of terminals n is 5 or more. It can be seen that F (n) is substantially constant. Thus, in the case where the average value λ of the number n of terminals simultaneously transmitting burst signals is 2 or less, when n is 5 or more, the monotonically increasing function F (n) (that is, the monotonically increasing function F It can be seen that (N)) may be constant.
なお、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２へ入力されるバースト信号の振幅の推定値であり、前述の式（４）の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の値からずれたとしても、可変利得増幅器１０１を適正に制御するフィードバック信号としては大きな問題にはならない。
The monotonic increase function F (N) is an estimated value of the amplitude of the burst signal input to the first A /
そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の依存性を簡略化する方法について述べる。図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を簡略化した模式図である。つまり、図９は、図８の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性形状を前述の（４）式の関数にあてはめたときの、端末数Ｎに対する単調増加関数Ｆ（Ｎ）の簡略化特性図である。図９において、Ｍを１から４までの整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、端末数Ｎが１から４までの間では端末数Ｎの１次関数で増加し、端末数Ｎが４以上では単調増加関数Ｆ（Ｎ）は一定となる関数である。したがって、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を、式（４）の代わりにこのような単純な関数にすることにより、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の演算器（つまり、Ｆ（Ｎ）演算器）を簡略化することができる。 Therefore, a method for simplifying the dependency of the monotonically increasing function F (N) will be described. FIG. 9 is a schematic diagram in which the characteristic shape of the monotonically increasing function F (N) in FIG. 8 is simplified. That is, FIG. 9 is a simplified characteristic diagram of the monotonic increase function F (N) with respect to the number N of terminals when the characteristic shape of the monotone increase function F (N) of FIG. 8 is applied to the function of the above-described equation (4). It is. In FIG. 9, when M is an integer from 1 to 4, the monotonically increasing function F (N) increases as a linear function of the number of terminals N when the number of terminals N is from 1 to 4, and the number of terminals N is When the number is 4 or more, the monotonically increasing function F (N) is a constant function. Accordingly, the monotonically increasing function F (N) is changed to such a simple function instead of the equation (4), so that the computing unit of the monotonic increasing function F (N) (that is, the F (N) computing unit) is obtained. It can be simplified.
〈実施の形態２〉
図１０は、本発明の実施の形態２の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路が図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路と異なるところは、バースト信号の信号レベルを検出する検出手段の相違であり、それ以外は実施の形態１と同様の構成であるため重複する説明は省略する。図１０に示す実施の形態２のＡＧＣ制御回路では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２がバースト信号をＡ／Ｄ変換した後、レベル検出器１０３ａが、デジタルのバースト信号のレベル検出を行って加算器１０５へ入力する。これにより、レベル検出器１０３ａにはアナログ検出手段が不要となると共に図２に示す第２のＡ／Ｄ変換器１０４が不要となる。これによって、図１０に示すように、レベル検出器１０３ａによるバースト信号のレベル検出から可変利得増幅器１０１へ制御信号を送信するＤ／Ａ変換器１１４までの破線で囲った要素を全てデジタル信号処理部１１３に置き換えることができるので、結果的に、ＡＧＣ制御回路の部品点数を大幅に削減することが可能となる。
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FIG. 10 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference between the AGC control circuit of the second embodiment shown in FIG. 10 and the AGC control circuit of the first embodiment shown in FIG. 2 is the difference in the detection means for detecting the signal level of the burst signal. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, a duplicate description is omitted. In the AGC control circuit of the second embodiment shown in FIG. 10, after the first A / D converter 102 A / D converts the burst signal, the
〈実施の形態３〉
前述の実施の形態１及び実施の形態２では、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力マージンである単調増加関数Ｆ（Ｎ）は無線局装置に登録されている端末数Ｎに基づいて算出される。したがって、未登録な端末からの信号に対する対策がなされていない。特に、無線局装置に接続される端末の数が少ない場合には、未登録な端末からのバースト信号によってＡ／Ｄ変換器の入力が飽和しやすくなるおそれがある。
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In the first embodiment and the second embodiment described above, the monotone increasing function F (N) that is the input margin of the first A /
そこで、本発明の実施の形態３に係る無線信号受信装置では、上記のような課題に対する対策を行っている。つまり、前述の単調増加関数Ｆ（Ｎ）は、無線局装置に接続されている端末数Ｎ＝０のときに定義されていないので、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号のマージンを定数ｄとして、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝ｄとする。さらに、無線局装置に接続されている端末数Ｎが１以上では前述の式（４）に定数ｄを加えたものをＦ（Ｎ）とすることにより、無線局装置に登録されていない端末からの到来信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２が飽和することを防ぐことができる。
Therefore, the radio signal receiving apparatus according to
図１１は、本発明の実施の形態３の無線信号受信装置におけるＡＧＣ制御回路のブロック図である。すなわち、図１１に示す実施の形態３のＡＧＣ制御回路は、図２に示す実施の形態１のＡＧＣ制御回路に対して、推定レベル値１１５と推定レベル値加算器１１６が追加されている。
FIG. 11 is a block diagram of an AGC control circuit in the radio signal receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention. That is, the AGC control circuit of the third embodiment shown in FIG. 11 has an estimated
推定レベル値（ピーク振幅推定手段）１１５は、１つの端末からのバースト信号のピーク振幅を推定する。推定レベル値加算器（ピーク振幅加算手段）１１６は、推定レベル値１１５に対応するバースト信号のピーク振幅の値を単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算する。つまり、推定レベル値加算器１１６が、１つの端末からのバースト信号の推定レベル値１１５をＦ（Ｎ）演算器１０８からの単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するように構成されている。
The estimated level value (peak amplitude estimating means) 115 estimates the peak amplitude of the burst signal from one terminal. The estimated level value adder (peak amplitude adding means) 116 adds the peak amplitude value of the burst signal corresponding to the estimated
つまり、加算器１０５は、レベル検出器１０３からのバースト信号レベルに対して単調増加関数Ｆ（Ｎ）とバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加算した値を誤差演算器１０７へ入力するため、誤差演算器１０７は、未登録な１つの端末装置からのバースト信号の推定レベル値（ｄ）を加味した制御信号を可変利得増幅器１０１へフィードバックすることができる。
That is, the
図１２は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、無線局装置に登録されている端末数Ｎのみを考慮したときに単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性を図の破線で示すと、無線局装置に未登録な端末によるバースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性は図の実線のようになる。つまり、図の実線のように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）は推定レベル値ｄの値だけ縦軸の方向に平行移動した特性となっている。 FIG. 12 is a characteristic diagram showing an example of the shape of the monotonic increase function F (N) realized by the AGC control circuit of FIG. 11, where the horizontal axis represents the number of terminals N and the vertical axis represents the monotone increase function F (N). Show. That is, when only the number N of terminals registered in the radio station apparatus is taken into consideration, the characteristic of the monotonically increasing function F (N) is indicated by a broken line in the figure, and the estimated level of the burst signal by the terminals not registered in the radio station apparatus The characteristic of the monotonically increasing function F (N) obtained by adding the value d is as shown by the solid line in the figure. That is, as indicated by the solid line in the figure, the monotonically increasing function F (N) has a characteristic that is translated in the direction of the vertical axis by the estimated level value d.
ところが、バースト信号の推定レベル値ｄを加算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）の実線の特性は、端末数Ｎが４以上のときはフィードバック量にマージンを持たせ過ぎであり、結果的に、ＡＧＣ制御回路のデバイスの定格を必要以上に大きくしてしまう原因となる。なお、上記の単調増加関数Ｆ（Ｎ）の設定の代わりに、端末数Ｎ＝０のときの単調増加関数Ｆ（０）＝０として、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力最大値（つまり、基準値１０６）を一定値（ｄ）の分だけ小さく設定しても前述と同様の作用を呈する。 However, the characteristic of the solid line of the monotonically increasing function F (N) obtained by adding the estimated level value d of the burst signal is that the feedback amount has too much margin when the number of terminals N is 4 or more, and as a result, AGC This will cause the device rating of the control circuit to become larger than necessary. Note that instead of setting the above monotonically increasing function F (N), the maximum input value of the first A / D converter 102 (where the monotonically increasing function F (0) = 0 when the number of terminals N = 0 is assumed (= 0). In other words, even if the reference value 106) is set smaller by a certain value (d), the same effect as described above is exhibited.
次に、フィードバックのマージンの持たせ過ぎを解決する対策について説明する。図１３は、図１１のＡＧＣ制御回路によって実現される、フィードバックのマージを適正にした単調増加関数Ｆ（Ｎ）の形状の一例を示す特性図であり、横軸に端末数Ｎ、縦軸に単調増加関数Ｆ（Ｎ）を示している。すなわち、未登録な端末のバースト信号の受信レベルは登録済みの端末のバースト信号の受信レベルと同等であると考えられるので、未登録な端末１台のバースト信号を、登録済みの端末１台のバースト信号とみなすことができる。そこで、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋１に置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋１）とする。 Next, a countermeasure for solving an excessive feedback margin will be described. FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating an example of the shape of the monotonically increasing function F (N) realized by the AGC control circuit of FIG. 11 with proper feedback merging. The horizontal axis represents the number of terminals N, and the vertical axis represents A monotonically increasing function F (N) is shown. That is, since the reception level of the burst signal of the unregistered terminal is considered to be equivalent to the reception level of the burst signal of the registered terminal, the burst signal of one unregistered terminal is converted to that of one registered terminal. It can be regarded as a burst signal. Therefore, the number N of terminals in the monotonically increasing function F (N) is replaced with N + 1 to obtain a monotonically increasing function F (N + 1).
つまり、図１３に示すように、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の特性カーブを端末数１台分だけ端末数Ｎの負の方向（つまり、図の左方）へ平行移動させる。これによって、端末数Ｎが４以上でもフィードバックにマージを持たせ過ぎるおそれはなくなる。以上のような手法により、未登録な端末のバースト信号により第１のＡ／Ｄ変換器１０２の入力が飽和することを抑制することができる。
That is, as shown in FIG. 13, the characteristic curve of the monotonically increasing function F (N) is translated in the negative direction of the number N of terminals (that is, the left side of the figure) by one terminal. As a result, there is no possibility that the feedback is excessively merged even when the number N of terminals is 4 or more. With the above method, it is possible to suppress the saturation of the input of the first A /
なお、複数の未登録な端末から同時にバースト信号が到来するのは確率的に非常に低いが、このことを考慮する場合は、ａを２以上の整数としたとき、単調増加関数Ｆ（Ｎ）の端末数ＮをＮ＋ａに置き換え、単調増加関数Ｆ（Ｎ＋ａ）とすればよい。 Note that burst signals simultaneously arrive from a plurality of unregistered terminals at a very low probability, but when this is taken into consideration, when a is an integer of 2 or more, a monotonically increasing function F (N) The number of terminals N may be replaced with N + a to obtain a monotonically increasing function F (N + a).
今後、次世代における無線伝送システムの上りバースト信号の伝送効率向上のため、受信電力の変動が大きくなり、無線局装置のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジの拡大を必要としないようなＡＧＣ制御の必要性が益々高まってくる。そこで、本発明により、受信するバースト信号の到達時間あるいは受信電力が未知の場合でも、Ａ／Ｄ変換器の入力信号の振幅が飽和しないようなＡＧＣ制御回路を有する無線信号受信装置を提供することができるので、次世代の無線局装置にとって極めて有効である。 In the future, in order to improve the transmission efficiency of upstream burst signals in the next generation wireless transmission system, the variation in received power will increase, and AGC control will not require expansion of the input dynamic range of the A / D converter of the wireless station device The need for is increasing. Accordingly, the present invention provides a radio signal receiving apparatus having an AGC control circuit that does not saturate the amplitude of an input signal of an A / D converter even when the arrival time or received power of a received burst signal is unknown. Therefore, it is extremely effective for the next generation radio station apparatus.
Claims (8)
前記Ａ／Ｄ変換手段の前段又は後段において、前記バースト信号の１パルスの長さより長い時定数を有する検出回路によって該バースト信号のピーク振幅を検出するピーク検出手段と、
前記無線信号受信装置が認識している端末数Ｎを検出する端末数検出手段と、
前記端末数検出手段が検出した端末数Ｎに基づいて単調増加関数Ｆ（Ｎ）を演算する単調増加関数演算手段と、
前記ピーク検出手段が検出したピーク振幅に前記単調増加関数演算手段が演算した単調増加関数Ｆ（Ｎ）を加えた加算値とあらかじめ設定された基準値との差分を求め、この差分を前記電力可変手段へフィードバックする制御手段とを備える無線信号受信装置。A power variable means for changing the power amplification factor of the burst signal after receiving burst signals transmitted wirelessly from a plurality of terminal devices, and converting the burst signal output from the power variable means from an analog signal to a digital signal A radio signal receiving device comprising:
Peak detection means for detecting the peak amplitude of the burst signal by a detection circuit having a time constant longer than the length of one pulse of the burst signal at the front stage or the rear stage of the A / D conversion means;
Terminal number detecting means for detecting the number N of terminals recognized by the radio signal receiving device;
Monotonically increasing function calculating means for calculating a monotonically increasing function F (N) based on the number of terminals N detected by the terminal number detecting means;
A difference between an addition value obtained by adding the monotonic increase function F (N) calculated by the monotonically increasing function calculating unit to the peak amplitude detected by the peak detecting unit and a preset reference value is obtained, and the difference is obtained as the variable power. And a control means for feeding back to the means.
定数λ及び定数ａを設定したとき、前記端末数Ｎに対して、
When the constant λ and the constant a are set, for the number N of terminals,
Ｍを２から５の整数としたとき、前記端末数Ｎが１からＭまでは単調増加し、該端末数ＮがＭ以上ではほぼ一定となる請求項１に記載の無線信号受信装置。The monotonically increasing function F (N) is
2. The radio signal receiving apparatus according to claim 1, wherein when M is an integer of 2 to 5, the number N of terminals is monotonically increased from 1 to M, and is substantially constant when the number N of terminals is M or more.
前記ピーク振幅推定手段が推定したピーク振幅の値を前記単調増加関数Ｆ（Ｎ）に加算するピーク振幅加算手段とを、さらに備える請求項１に記載の無線信号受信装置。Peak amplitude estimating means for estimating the peak amplitude of a burst signal from one terminal device;
The radio signal receiving apparatus according to claim 1, further comprising: a peak amplitude adding unit that adds a peak amplitude value estimated by the peak amplitude estimating unit to the monotonically increasing function F (N).
前記単調増加関数演算手段は、定数ａを正の整数とすると、単調増加関数Ｆ（Ｎ）を単調増加関数Ｆ（Ｍ＋ａ）として演算する請求項１に記載の無線信号受信装置。When the terminal number N detected by the terminal number detection means is the terminal number M,
The radio signal receiving apparatus according to claim 1, wherein the monotonically increasing function calculating means calculates the monotonically increasing function F (N) as a monotonically increasing function F (M + a), where the constant a is a positive integer.
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