自動利得制御装置および自動利得制御方法
【課題】従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる自動利得制御装置および自動利得制御方法を提供すること。
【解決手段】利得制御部４は、受信チェーン３毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部３０と、出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定する共通利得決定部３１と、各可変利得増幅器１２に利得を設定する利得設定部３２と、利得設定部３２によって共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部３３とを有し、利得設定部３２は、共通利得と調整利得とに基づいた利得を各可変利得増幅器１２に設定する。
【解決手段】利得制御部４は、受信チェーン３毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部３０と、出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定する共通利得決定部３１と、各可変利得増幅器１２に利得を設定する利得設定部３２と、利得設定部３２によって共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部３３とを有し、利得設定部３２は、共通利得と調整利得とに基づいた利得を各可変利得増幅器１２に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動利得制御装置および自動利得制御方法に関し、特に、複数の受信チェーンを備えた無線受信機用の自動利得制御装置および自動利得制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動利得制御装置としては、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）パケットのＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）部と非ＭＩＭＯ部との間でチャネル毎の受信パワーが変動するため、受信チャネル毎にＭＩＭＯ部の先頭にあるＡＧＣ（Automatic Gain Control）用のプリアンブル信号を時間領域または周波数領域で巡回シフトさせながら各受信チェーンの出力レベルを測定することで、受信チェーン間の受信パワーの変動を抑えて、受信チェーンの出力特性を改善するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、図１１に示すように、受信処理部２０２に接続され、アンテナ２１０、ダウンコンバータ２１１、可変利得増幅器２１２およびＡＤ（Analog-Digital）変換器２１３を備えた複数の受信チェーン２０３に対して、受信チェーン２０３毎に利得制御部２０４を設けたものが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、図１２に示すように、受信処理部３０２に接続され、アンテナ３１０、ダウンコンバータ３１１、可変利得増幅器３１２およびＡＤ変換器３１３を備えた複数の受信チェーン３０３に対して、１つの利得制御部３０４を設けたものが開示されている。
【０００５】
すなわち、図１１に示す自動利得制御装置は、受信チェーン２０３毎に利得制御部２０４を設け、各受信チェーン２０３の可変利得増幅器２１２の利得を個別に設定するようになっている。
【０００６】
一方、図１２に示す自動利得制御装置は、全ての受信チェーン３０３に対して１つの利得制御部３０４を設け、各受信チェーン３０３の可変利得増幅器３１２の利得を共通に設定するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示したような従来の自動利得制御装置は、干渉等の影響によって特定の受信チェーン２０３の出力レベルが他の受信チェーン２０３の出力レベルに対してかなり小さくなった場合、特定の受信チェーン２０３のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）もかなり低下するため、特定の受信チェーン２０３の出力レベルが他の受信チェーン２０３の出力レベルと同レベルになるまで受信信号が増幅される。
【０００８】
この結果、受信信号に含まれるノイズ成分が大きく増幅されて後段の受信処理部２０２に入力されるため、受信特性が劣化する。このように、図１１に示したような従来の自動利得制御装置は、受信特性が劣化してしまうことがあるといった課題があった。
【０００９】
また、図１２に示したような従来の自動利得制御装置は、全ての受信チェーン３０３の可変利得増幅器３１２の利得を同じ値に設定するため、干渉等の影響によって利得制御後の出力レベルが受信チェーン３０３間で大きく異なることがある。
【００１０】
このため、図１２に示したような従来の自動利得制御装置は、受信レベルが高い受信チェーン３０３では、ＡＤ変換時にオーバーフローが発生して受信特性が劣化してしまうことがあり、受信レベルが低い受信チェーン３０３では、信号の実効ビット数の減少により量子化雑音が増大して受信特性が劣化してしまうことがあるといった課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる自動利得制御装置および自動利得制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の自動利得制御装置は、複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置であって、前記利得制御部は、前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部と、前記出力レベル測定部によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定部と、前記各可変利得増幅器に利得を設定する利得設定部と、前記利得設定部によって前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部と、を有し、前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定するように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる自動利得制御装置および自動利得制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する利得制御部を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置の自動利得制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示す自動利得制御動作で実行される第１の共通利得決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図３に示す自動利得制御動作で実行される第２の共通利得決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に示す第２の共通利得決定処理を説明するための概念図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する可変利得増幅器の他の態様を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する利得制御部を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する第１可変利得増幅器の他の態様を示すブロック図である。
【図１１】従来の自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図１２】従来の他の自動利得制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１は、受信信号を処理する受信処理部２に接続され、複数の受信チェーン３と、利得制御部４とを備えている。なお、図１において、２つの受信チェーン３が図示されているが、本発明に係る自動利得制御装置を構成する受信チェーンの数を限定するものではない。
【００１７】
受信チェーン３は、アンテナ１０と、アンテナ１０に受信されたＲＦ（Radio Frequency）帯の受信信号をベースバンドの受信信号にダウンコンバートするダウンコンバータ１１と、受信信号を増幅する可変利得増幅器１２と、アナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するＡＤ変換器１３と、フィルタ１４とを備えている。
【００１８】
なお、本発明において、ダウンコンバータ１１、ＡＤ変換器１３およびフィルタ１４は、受信チェーン３に必須の構成要件ではなく、本発明に係る自動利得制御装置の実装態様に応じて適宜設けられる。
【００１９】
図２に示すように、利得制御部４は、受信チェーン３毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部３０と、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定する共通利得決定部３１と、各可変利得増幅器１２に利得を設定する利得設定部３２と、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を決定する調整利得決定部３３とを備えている。
【００２０】
なお、図１において、２つの調整利得決定部３３が図示されているが、本発明における調整利得決定部３３は、受信チェーン３に対応して設けられる。また、本実施の形態において、出力レベルは、出力電力のことをいうが、本発明においては、出力レベルとして出力信号の振幅を適用してもよい。
【００２１】
共通利得決定部３１は、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、共通利得を決定するようになっている。本実施の形態において、統計値とは、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの平均値のことをいうが、本発明においては、最大値、最小値または中間値等のように統計的に得られる値を用いてもよい。
【００２２】
共通利得決定部３１は、共通利得を格納するためのレジスタ３１ａを有し、制御目標とする範囲の上限値と下限値とが予め設定されている。共通利得決定部３１は、出力レベルの統計値が上限値を超えた場合には、共通利得を減少させ、出力レベルの統計値が下限値を下回った場合には、共通利得を増加させ、統計値が上限値から下限値までの間に入った場合には、共通利得を決定するようになっている。
【００２３】
調整利得決定部３３は、調整利得を格納するためのレジスタ３３ａを有し、利得設定部３２によって共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定するようになっている。具体的には、調整利得決定部３３は、予め定められた目標値を出力レベルで除することにより調整利得を決定するようになっている。
【００２４】
例えば、共通利得決定部３１が１２ｄＢ単位の精度で共通利得を決定し、調整利得決定部３３は、１．５ｄＢ単位の精度で調整利得を決定する。この場合には、利得設定部３２によって可変利得増幅器１２に設定される利得は、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ，１２ｄＢ、６ｄＢ、３ｄＢ、１．５ｄＢに対応する６ビットで表すことができ、共通利得決定部３１が上位３ビットを決定し、調整利得決定部３３が下位３ビットを決定するように構成する。
【００２５】
すなわち、上述した例において、共通利得決定部３１は、共通利得を０〜８４ｄＢの範囲で１２ｄＢ単位にクリッピングするように構成され、調整利得決定部３３は、目標値を出力レベルで除した結果を０〜１０．５ｄＢの範囲で１．５ｄＢ単位にクリッピングするように構成される。
【００２６】
利得設定部３２は、シーケンサ４０と、各調整利得決定部３３に対応する乗算器４１およびマルチプレクサ４２とを備え、各可変利得増幅器１２に利得を設定するようになっている。なお、図２では、利得値をそのまま利得設定に用いているが、実際には利得値の対数値（ｄＢ）を設定するＡＧＣアンプが多いため、その場合には、乗算器４１の代わりに加算器を用いる。
【００２７】
シーケンサ４０は、共通利得決定部３１の動作の開始および終了の指示、調整利得決定部３３の動作の開始および終了の指示、マルチプレクサ４２に対する選択信号の送信、受信処理部２との間の制御信号の送受信等を行うようになっている。
【００２８】
乗算器４１は、共通利得決定部３１によって決定された共通利得と、調整利得決定部３３によって決定された調整利得とを乗算するようになっている。
【００２９】
マルチプレクサ４２は、シーケンサ４０から送信された選択信号に応じて、共通利得決定部３１によって決定された共通利得と、乗算器４１の乗算結果のうち何れか一方を選択するようになっている。このように、マルチプレクサ４２によって選択された利得が各可変利得増幅器１２に設定される。
【００３０】
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎの無線ＬＡＮ規格では、従来の１１ａ規格の装置との互換性のため、ＨＴ−Ｍｉｘｅｄパケットフォーマットでは、１１ａ互換の部分と１１ｎ専用の部分と含み、それぞれの部分に利得制御を目的とした領域、すなわち、Ｌ−ＳＴＦおよびＨＴ−ＳＴＦといった利得制御領域が定義されている。ＨＴ−ＳＴＦの期間はＬ−ＳＴＦの半分のため、ＨＴ−ＳＴＦで利得の調整に掛けられる時間は限られている。
【００３１】
このような複数の利得制御領域を含むパケットを受信する場合には、シーケンサ４０は、受信処理部２との間で送受信される制御信号に基づいて、パケットの最初の利得制御領域で、共通利得決定部３１に共通利得を決定させ、マルチプレクサ４２に共通利得を選択させるようになっている。
【００３２】
さらに、シーケンサ４０は、共通利得設定後に同パケットのすべての利得制御領域で、各調整利得決定部３３に調整利得を決定させ、各マルチプレクサ４２に乗算器４１の乗算結果を選択させるようになっている。
【００３３】
これにより、パケットの最初の利得制御領域では、比較的時間が掛かる共通利得の決定が１回だけ行われ、以降は、決定された共通利得が共通利得決定部３１のレジスタ３１ａに格納され、同パケットの１番目の利得制御領域の共通利得設定後の期間と２番目以降の利得制御領域では、比較的時間が掛からない調整利得の決定だけが行われるため、各可変利得増幅器１２の利得を設定する時間が短縮される。
【００３４】
このように構成された自動利得制御装置１の自動利得制御動作について、図３乃至図５を用いて説明する。なお、以下に示す自動利得制御動作は、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたときにスタートする。
【００３５】
ここでは、何れかの出力レベル測定部３０が予め定められた最低受信レベルを超えた場合に、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたこととする。このため、自動利得制御動作がスタートする前に、可変利得増幅器１２に最大利得が設定されていることが好ましい。
【００３６】
また、ダウンコンバータ１１における図示しないＲＦ部から得られるＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indication）信号に応じて、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたこととしてもよい。この場合には、自動利得制御動作がスタートする前に、可変利得増幅器１２に最大利得を設定しておく必要はない。
【００３７】
図３において、まず、パケットの最初の利得制御領域において、受信チェーン３毎の出力レベルが各出力レベル測定部３０によって測定される（ステップＳ１：レベル測定ステップ）。次に、出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得が共通利得決定部３１によって決定され（ステップＳ２：共通利得決定ステップ）、共通利得決定部３１によって決定された共通利得が利得設定部３２によって各可変利得増幅器１２に設定される（ステップＳ３：第１利得設定ステップ）。
【００３８】
次に、共通利得設定後の同パケットのすべての利得制御領域において、共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得が各調整利得決定部３３によって共通利得より狭範囲で高精度に決定される（ステップＳ４：調整利得決定ステップ）。
【００３９】
そして、共通利得と調整利得とに基づいた利得が利得設定部３２によって各可変利得増幅器１２に設定される（ステップＳ５：第２利得設定ステップ）。以降、自動利得制御動作は、当該パケットの受信が完了するまで利得制御領域毎にステップＳ４およびステップＳ５を実行し、利得制御領域以外はその直前の利得制御領域での共通利得と調整利得を維持し、当該パケットの受信が完了すると終了する。
【００４０】
ここで、共通利得決定ステップで実行される共通利得決定処理について、図４を用いて詳細に説明する。なお、共通利得決定処理が実行される前に、制御目標とする範囲の上限値と下限値が予め設定されているものとする。また、共通利得をＧｔとし、共通利得の初期値を可変利得増幅器１２の最大利得とし、共通利得の変更単位をαとする。
【００４１】
まず、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値が共通利得決定部３１によって算出される（ステップＳ１０）。次に、算出された統計値が上限値を超えているか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ１１）、統計値が上限値を超えていると判断された場合には、共通利得Ｇｔをαで除して新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ１２）、共通利得決定処理は、ステップＳ１０に戻る。
【００４２】
一方、統計値が上限値を超えていないと判断された場合には、統計値が下限値を下回るか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ１３）、統計値が下限値を下回ると判断された場合には、共通利得Ｇｔをαで乗じて新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ１４）、共通利得決定処理は、ステップＳ１０に戻る。一方、統計値が下限値を下回らないと判断された場合には、共通利得決定処理は、終了する。
【００４３】
ここで、共通利得決定ステップで実行される他の共通利得決定処理について、図５を用いて詳細に説明する。なお、共通利得決定処理が実行される前に、制御目標とする範囲の上限値と下限値が予め設定されているものとする。また、共通利得をＧｔとし、共通利得の初期値をＧ０とし、共通利得の調整係数をＧａｄｊとし、調整係数をＧａｄｊの初期値をＧ０／２とする。
【００４４】
まず、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値が共通利得決定部３１によって算出される（ステップＳ２０）。次に、算出された統計値が上限値を超えているか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ２１）、統計値が上限値を超えていると判断された場合には、共通利得Ｇｔを調整係数Ｇａｄｊで除して新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ２２）、調整係数Ｇａｄｊを２で除して新たな調整係数Ｇａｄｊとし（ステップＳ２３）、共通利得決定処理は、ステップＳ２０に戻る。
【００４５】
一方、統計値が上限値を超えていないと判断された場合には、統計値が下限値を下回るか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ２４）、統計値が下限値を下回ると判断された場合には、共通利得Ｇｔを調整係数Ｇａｄｊで乗じて新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ２５）、調整係数Ｇａｄｊを２で乗じて新たな調整係数Ｇａｄｊとし（ステップＳ２６）、共通利得決定処理は、ステップＳ２０に戻る。一方、統計値が下限値を下回らないと判断された場合には、共通利得決定処理は、終了する。
【００４６】
例えば、図６に示すように、共通利得Ｇｔの初期値を９６ｄＢとすると、調整係数Ｇａｄｊの初期値は４８ｄＢとなる。また、制御目標範囲は±６ｄＢとする。ここで、各アンテナ１０に入力された受信信号の全体の平均電力が−６０ｄＢｍであると仮定する。
【００４７】
この状態で、共通利得決定処理が実行されると、各受信チェーン３の可変利得増幅器１２で増幅した信号の受信チェーン３間の平均出力レベルの測定値は、−６０ｄＢｍ＋９６ｄＢ＝＋３６ｄＢｍとなる。これは、制御目標範囲を超えているので、共通利得Ｇｔ＝９６−４８＝４８ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝２４ｄＢに更新される。
【００４８】
この更新値を用いて２回目の平均出力レベルを測定すると、その値は−６０ｄＢｍ＋４８ｄＢ＝−１２ｄＢｍとなる。これは、制御目標範囲を下回るので、共通利得Ｇｔ＝４８＋２４＝７２ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝１２ｄＢに更新される。
【００４９】
３回目も同様に処理を行うと、共通利得Ｇｔ＝６０ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝６ｄＢに更新される。これを用いて４回目の平均出力レベルを測定すると、その値は−６０ｄＢｍ＋６０ｄＢｍ＝０ｄＢｍとなり、制御目標範囲に収まるので、ここで共通利得決定処理が終了する。
【００５０】
以上に説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置１は、各受信チェーン３の出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定して各可変利得増幅器１２に利得を設定し、共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定して各可変利得増幅器１２に設定するため、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる。
【００５１】
すなわち、全ての受信チェーン３の出力レベルに基づいて、全ての受信チェーン３に共通の共通利得を設定することによって利得の粗調整を行っているため、干渉により特定の受信チェーン３の出力レベルが他の受信チェーン３の出力レベルより大きく低下した場合でも、特定の受信チェーン３だけを過大に増幅することなく他の受信チェーン３と同じだけ増幅する。
【００５２】
この結果、自動利得制御装置１は、ＳＮＲが低い信号を過大に増幅することにより受信信号に含まれるノイズ成分が大きく増幅されて後段の受信処理部２に入力され、受信特性が劣化するといった状態を抑制することができる。
【００５３】
また、自動利得制御装置１は、共通利得の設定後、受信チェーン３毎の出力レベルと目標値との差から調整利得を決定し、調整利得と共通利得とを乗じた利得を各可変利得増幅器１２に設定しているので、受信チェーン３間のレベル差が調整可能な範囲内であれば、可変利得増幅器１２毎に異なる最適な利得を設定することができる。
【００５４】
そのため、自動利得制御装置１は、利得制御後の受信チェーン３間の信号のばらつきによるＡＤ変換時のオーバーフローや低レベル信号受信時の実効ビット数の減少による量子化誤差の増大に伴う受信特性の劣化を従来のものより抑制することができる。
【００５５】
なお、可変利得増幅器１２は、１つの可変利得増幅器によって構成してもよいが、図７に示すように、それぞれ異なる利得を有する複数の固定利得増幅器５０ａ〜５０ｃおよび各固定利得増幅器５０ａ〜５０ｃをオン／オフする複数のスイッチ５１ａ〜５１ｃよりなる第１可変利得増幅器５０と、第１可変利得増幅器５０によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器５２とによって構成してもよい。
【００５６】
例えば、可変利得増幅器１２に設定される利得が、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ、１２ｄＢ、６ｄＢ、３ｄＢ、１．５ｄＢに対応する６ビットで表される場合、固定利得増幅器５０ａの利得を４８ｄＢとし、固定利得増幅器５０ｂの利得を２４ｄＢとし、固定利得増幅器５０ｃの利得を１２ｄＢとし、第２可変利得増幅器５２の利得を０〜１０．５ｄＢとすることにより、前述したように、可変利得増幅器１２が機能する。なお、固定利得増幅器とスイッチとの組み合せの数は、実装態様により任意である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図８に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置１００は、受信信号を処理する受信処理部２に接続され、複数の受信チェーン１０３と、利得制御部１０４とを備えている。なお、図１において、２つの受信チェーン１０３が図示されているが、本発明に係る自動利得制御装置を構成する受信チェーンの数を限定するものではない。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る自動利得制御装置１００の各構成要件のうち、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１と同一な構成要件には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
受信チェーン１０３は、アンテナ１０と、ダウンコンバータ１１と、受信信号を増幅する第１可変利得増幅器１１２と、第１可変利得増幅器１１２によって増幅された受信信号を更に増幅する第２可変利得増幅器１１３と、ＡＤ変換器１３と、フィルタ１４とを備えている。
【００６０】
図９に示すように、利得制御部１０４は、出力レベル測定部３０と、共通利得決定部３１と、各第１可変利得増幅器１１２および各第２可変利得増幅器１１３に利得を設定する利得設定部１３２と、調整利得決定部３３とを備えている。
【００６１】
利得設定部１３２は、シーケンサ１４０を備え、各第１可変利得増幅器１１２および各第２可変利得増幅器１１３に利得を設定するようになっている。シーケンサ１４０は、共通利得決定部３１の動作の開始および終了の指示、調整利得決定部３３の動作の開始および終了の指示、受信処理部２との間の制御信号の送受信等を行うようになっている。
【００６２】
本発明の第１の実施の形態で説明したような複数の利得制御領域を含むパケットを受信する場合には、シーケンサ１４０は、受信処理部２との間で送受信される制御信号に基づいて、パケットの最初の利得制御領域で、共通利得決定部３１に共通利得を決定させ、共通利得決定部３１によって決定された共通利得を各第１可変利得増幅器１１２に設定するようになっている。
【００６３】
さらに、シーケンサ１４０は、共通利得設定後、同パケットのすべての利得制御領域で、各調整利得決定部３３に調整利得を決定させ、各調整利得決定部３３によって決定された調整利得を各第２可変利得増幅器１１３に設定するようになっている。
【００６４】
このように構成された自動利得制御装置１００の自動利得制御動作は、図３乃至図５を参照して説明した本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１の自動利得制御動作に基づいて容易に想到できるため説明を省略する。なお、本実施の形態における自動利得制御動作を実行する場合には、各第２可変利得増幅器１１３を予め任意の共通な初期値に設定しておくことが好ましい。
【００６５】
以上に説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置１００は、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１と同様な作用効果を得ることができる。
【００６６】
なお、図１０に示すように、第１可変利得増幅器１１２は、１つの可変利得増幅器によって構成してもよいが、それぞれ異なる利得を有する複数の固定利得増幅器１５０ａ〜１５０ｃと、各固定利得増幅器１５０ａ〜１５０ｃをオン／オフする複数のスイッチ１５１ａ〜１５１ｃとによって構成してもよい。
【００６７】
例えば、第１可変利得増幅器１１２に設定される利得が、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ，１２ｄＢに対応する３ビットで表される場合、固定利得増幅器１５０ａの利得を４８ｄＢとし、固定利得増幅器１５０ｂの利得を２４ｄＢとし、固定利得増幅器１５０ｃの利得を１２ｄＢとすることにより、第１可変利得増幅器１１２は、利得が０〜８４ｄＢの範囲で１２ｄＢ単位にクリッピングされる。なお、固定利得増幅器とスイッチとの組み合せの数は、実装態様により任意である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１００ 自動利得制御装置
２、２０２、３０２ 受信処理部
３、１０３、２０３、３０３ 受信チェーン
４、１０４、２０４、３０４ 利得制御部
１０、２１０、３１０ アンテナ
１１、２１１、３１１ ダウンコンバータ
１２、２１２、３１２ 可変利得増幅器
１３、２１３、３１３ ＡＤ変換器
１４ フィルタ
３０ 出力レベル測定部
３１ 共通利得決定部
３１ａ、３３ａ レジスタ
３２、１３２ 利得設定部
３３ 調整利得決定部
４０、１４０ シーケンサ
４１ 乗算器
４２ マルチプレクサ
５０、１１２ 第１可変利得増幅器
５０ａ〜５０ｃ、１５０ａ〜１５０ｃ 固定利得増幅器
５１ａ〜５１ｃ、１５１ａ〜１５１ｃ スイッチ
５２、１１３ 第２可変利得増幅器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特許第４２１２５４８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動利得制御装置および自動利得制御方法に関し、特に、複数の受信チェーンを備えた無線受信機用の自動利得制御装置および自動利得制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動利得制御装置としては、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）パケットのＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）部と非ＭＩＭＯ部との間でチャネル毎の受信パワーが変動するため、受信チャネル毎にＭＩＭＯ部の先頭にあるＡＧＣ（Automatic Gain Control）用のプリアンブル信号を時間領域または周波数領域で巡回シフトさせながら各受信チェーンの出力レベルを測定することで、受信チェーン間の受信パワーの変動を抑えて、受信チェーンの出力特性を改善するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、図１１に示すように、受信処理部２０２に接続され、アンテナ２１０、ダウンコンバータ２１１、可変利得増幅器２１２およびＡＤ（Analog-Digital）変換器２１３を備えた複数の受信チェーン２０３に対して、受信チェーン２０３毎に利得制御部２０４を設けたものが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、図１２に示すように、受信処理部３０２に接続され、アンテナ３１０、ダウンコンバータ３１１、可変利得増幅器３１２およびＡＤ変換器３１３を備えた複数の受信チェーン３０３に対して、１つの利得制御部３０４を設けたものが開示されている。
【０００５】
すなわち、図１１に示す自動利得制御装置は、受信チェーン２０３毎に利得制御部２０４を設け、各受信チェーン２０３の可変利得増幅器２１２の利得を個別に設定するようになっている。
【０００６】
一方、図１２に示す自動利得制御装置は、全ての受信チェーン３０３に対して１つの利得制御部３０４を設け、各受信チェーン３０３の可変利得増幅器３１２の利得を共通に設定するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示したような従来の自動利得制御装置は、干渉等の影響によって特定の受信チェーン２０３の出力レベルが他の受信チェーン２０３の出力レベルに対してかなり小さくなった場合、特定の受信チェーン２０３のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）もかなり低下するため、特定の受信チェーン２０３の出力レベルが他の受信チェーン２０３の出力レベルと同レベルになるまで受信信号が増幅される。
【０００８】
この結果、受信信号に含まれるノイズ成分が大きく増幅されて後段の受信処理部２０２に入力されるため、受信特性が劣化する。このように、図１１に示したような従来の自動利得制御装置は、受信特性が劣化してしまうことがあるといった課題があった。
【０００９】
また、図１２に示したような従来の自動利得制御装置は、全ての受信チェーン３０３の可変利得増幅器３１２の利得を同じ値に設定するため、干渉等の影響によって利得制御後の出力レベルが受信チェーン３０３間で大きく異なることがある。
【００１０】
このため、図１２に示したような従来の自動利得制御装置は、受信レベルが高い受信チェーン３０３では、ＡＤ変換時にオーバーフローが発生して受信特性が劣化してしまうことがあり、受信レベルが低い受信チェーン３０３では、信号の実効ビット数の減少により量子化雑音が増大して受信特性が劣化してしまうことがあるといった課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる自動利得制御装置および自動利得制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の自動利得制御装置は、複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置であって、前記利得制御部は、前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部と、前記出力レベル測定部によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定部と、前記各可変利得増幅器に利得を設定する利得設定部と、前記利得設定部によって前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部と、を有し、前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定するように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる自動利得制御装置および自動利得制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する利得制御部を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置の自動利得制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示す自動利得制御動作で実行される第１の共通利得決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図３に示す自動利得制御動作で実行される第２の共通利得決定処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に示す第２の共通利得決定処理を説明するための概念図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する可変利得増幅器の他の態様を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する利得制御部を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を構成する第１可変利得増幅器の他の態様を示すブロック図である。
【図１１】従来の自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図１２】従来の他の自動利得制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１は、受信信号を処理する受信処理部２に接続され、複数の受信チェーン３と、利得制御部４とを備えている。なお、図１において、２つの受信チェーン３が図示されているが、本発明に係る自動利得制御装置を構成する受信チェーンの数を限定するものではない。
【００１７】
受信チェーン３は、アンテナ１０と、アンテナ１０に受信されたＲＦ（Radio Frequency）帯の受信信号をベースバンドの受信信号にダウンコンバートするダウンコンバータ１１と、受信信号を増幅する可変利得増幅器１２と、アナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するＡＤ変換器１３と、フィルタ１４とを備えている。
【００１８】
なお、本発明において、ダウンコンバータ１１、ＡＤ変換器１３およびフィルタ１４は、受信チェーン３に必須の構成要件ではなく、本発明に係る自動利得制御装置の実装態様に応じて適宜設けられる。
【００１９】
図２に示すように、利得制御部４は、受信チェーン３毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部３０と、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定する共通利得決定部３１と、各可変利得増幅器１２に利得を設定する利得設定部３２と、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を決定する調整利得決定部３３とを備えている。
【００２０】
なお、図１において、２つの調整利得決定部３３が図示されているが、本発明における調整利得決定部３３は、受信チェーン３に対応して設けられる。また、本実施の形態において、出力レベルは、出力電力のことをいうが、本発明においては、出力レベルとして出力信号の振幅を適用してもよい。
【００２１】
共通利得決定部３１は、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、共通利得を決定するようになっている。本実施の形態において、統計値とは、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの平均値のことをいうが、本発明においては、最大値、最小値または中間値等のように統計的に得られる値を用いてもよい。
【００２２】
共通利得決定部３１は、共通利得を格納するためのレジスタ３１ａを有し、制御目標とする範囲の上限値と下限値とが予め設定されている。共通利得決定部３１は、出力レベルの統計値が上限値を超えた場合には、共通利得を減少させ、出力レベルの統計値が下限値を下回った場合には、共通利得を増加させ、統計値が上限値から下限値までの間に入った場合には、共通利得を決定するようになっている。
【００２３】
調整利得決定部３３は、調整利得を格納するためのレジスタ３３ａを有し、利得設定部３２によって共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定するようになっている。具体的には、調整利得決定部３３は、予め定められた目標値を出力レベルで除することにより調整利得を決定するようになっている。
【００２４】
例えば、共通利得決定部３１が１２ｄＢ単位の精度で共通利得を決定し、調整利得決定部３３は、１．５ｄＢ単位の精度で調整利得を決定する。この場合には、利得設定部３２によって可変利得増幅器１２に設定される利得は、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ，１２ｄＢ、６ｄＢ、３ｄＢ、１．５ｄＢに対応する６ビットで表すことができ、共通利得決定部３１が上位３ビットを決定し、調整利得決定部３３が下位３ビットを決定するように構成する。
【００２５】
すなわち、上述した例において、共通利得決定部３１は、共通利得を０〜８４ｄＢの範囲で１２ｄＢ単位にクリッピングするように構成され、調整利得決定部３３は、目標値を出力レベルで除した結果を０〜１０．５ｄＢの範囲で１．５ｄＢ単位にクリッピングするように構成される。
【００２６】
利得設定部３２は、シーケンサ４０と、各調整利得決定部３３に対応する乗算器４１およびマルチプレクサ４２とを備え、各可変利得増幅器１２に利得を設定するようになっている。なお、図２では、利得値をそのまま利得設定に用いているが、実際には利得値の対数値（ｄＢ）を設定するＡＧＣアンプが多いため、その場合には、乗算器４１の代わりに加算器を用いる。
【００２７】
シーケンサ４０は、共通利得決定部３１の動作の開始および終了の指示、調整利得決定部３３の動作の開始および終了の指示、マルチプレクサ４２に対する選択信号の送信、受信処理部２との間の制御信号の送受信等を行うようになっている。
【００２８】
乗算器４１は、共通利得決定部３１によって決定された共通利得と、調整利得決定部３３によって決定された調整利得とを乗算するようになっている。
【００２９】
マルチプレクサ４２は、シーケンサ４０から送信された選択信号に応じて、共通利得決定部３１によって決定された共通利得と、乗算器４１の乗算結果のうち何れか一方を選択するようになっている。このように、マルチプレクサ４２によって選択された利得が各可変利得増幅器１２に設定される。
【００３０】
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎの無線ＬＡＮ規格では、従来の１１ａ規格の装置との互換性のため、ＨＴ−Ｍｉｘｅｄパケットフォーマットでは、１１ａ互換の部分と１１ｎ専用の部分と含み、それぞれの部分に利得制御を目的とした領域、すなわち、Ｌ−ＳＴＦおよびＨＴ−ＳＴＦといった利得制御領域が定義されている。ＨＴ−ＳＴＦの期間はＬ−ＳＴＦの半分のため、ＨＴ−ＳＴＦで利得の調整に掛けられる時間は限られている。
【００３１】
このような複数の利得制御領域を含むパケットを受信する場合には、シーケンサ４０は、受信処理部２との間で送受信される制御信号に基づいて、パケットの最初の利得制御領域で、共通利得決定部３１に共通利得を決定させ、マルチプレクサ４２に共通利得を選択させるようになっている。
【００３２】
さらに、シーケンサ４０は、共通利得設定後に同パケットのすべての利得制御領域で、各調整利得決定部３３に調整利得を決定させ、各マルチプレクサ４２に乗算器４１の乗算結果を選択させるようになっている。
【００３３】
これにより、パケットの最初の利得制御領域では、比較的時間が掛かる共通利得の決定が１回だけ行われ、以降は、決定された共通利得が共通利得決定部３１のレジスタ３１ａに格納され、同パケットの１番目の利得制御領域の共通利得設定後の期間と２番目以降の利得制御領域では、比較的時間が掛からない調整利得の決定だけが行われるため、各可変利得増幅器１２の利得を設定する時間が短縮される。
【００３４】
このように構成された自動利得制御装置１の自動利得制御動作について、図３乃至図５を用いて説明する。なお、以下に示す自動利得制御動作は、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたときにスタートする。
【００３５】
ここでは、何れかの出力レベル測定部３０が予め定められた最低受信レベルを超えた場合に、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたこととする。このため、自動利得制御動作がスタートする前に、可変利得増幅器１２に最大利得が設定されていることが好ましい。
【００３６】
また、ダウンコンバータ１１における図示しないＲＦ部から得られるＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indication）信号に応じて、パケットを表す受信信号が自動利得制御装置１に受信されたこととしてもよい。この場合には、自動利得制御動作がスタートする前に、可変利得増幅器１２に最大利得を設定しておく必要はない。
【００３７】
図３において、まず、パケットの最初の利得制御領域において、受信チェーン３毎の出力レベルが各出力レベル測定部３０によって測定される（ステップＳ１：レベル測定ステップ）。次に、出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得が共通利得決定部３１によって決定され（ステップＳ２：共通利得決定ステップ）、共通利得決定部３１によって決定された共通利得が利得設定部３２によって各可変利得増幅器１２に設定される（ステップＳ３：第１利得設定ステップ）。
【００３８】
次に、共通利得設定後の同パケットのすべての利得制御領域において、共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得が各調整利得決定部３３によって共通利得より狭範囲で高精度に決定される（ステップＳ４：調整利得決定ステップ）。
【００３９】
そして、共通利得と調整利得とに基づいた利得が利得設定部３２によって各可変利得増幅器１２に設定される（ステップＳ５：第２利得設定ステップ）。以降、自動利得制御動作は、当該パケットの受信が完了するまで利得制御領域毎にステップＳ４およびステップＳ５を実行し、利得制御領域以外はその直前の利得制御領域での共通利得と調整利得を維持し、当該パケットの受信が完了すると終了する。
【００４０】
ここで、共通利得決定ステップで実行される共通利得決定処理について、図４を用いて詳細に説明する。なお、共通利得決定処理が実行される前に、制御目標とする範囲の上限値と下限値が予め設定されているものとする。また、共通利得をＧｔとし、共通利得の初期値を可変利得増幅器１２の最大利得とし、共通利得の変更単位をαとする。
【００４１】
まず、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値が共通利得決定部３１によって算出される（ステップＳ１０）。次に、算出された統計値が上限値を超えているか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ１１）、統計値が上限値を超えていると判断された場合には、共通利得Ｇｔをαで除して新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ１２）、共通利得決定処理は、ステップＳ１０に戻る。
【００４２】
一方、統計値が上限値を超えていないと判断された場合には、統計値が下限値を下回るか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ１３）、統計値が下限値を下回ると判断された場合には、共通利得Ｇｔをαで乗じて新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ１４）、共通利得決定処理は、ステップＳ１０に戻る。一方、統計値が下限値を下回らないと判断された場合には、共通利得決定処理は、終了する。
【００４３】
ここで、共通利得決定ステップで実行される他の共通利得決定処理について、図５を用いて詳細に説明する。なお、共通利得決定処理が実行される前に、制御目標とする範囲の上限値と下限値が予め設定されているものとする。また、共通利得をＧｔとし、共通利得の初期値をＧ０とし、共通利得の調整係数をＧａｄｊとし、調整係数をＧａｄｊの初期値をＧ０／２とする。
【００４４】
まず、各出力レベル測定部３０によって測定された出力レベルの統計値が共通利得決定部３１によって算出される（ステップＳ２０）。次に、算出された統計値が上限値を超えているか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ２１）、統計値が上限値を超えていると判断された場合には、共通利得Ｇｔを調整係数Ｇａｄｊで除して新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ２２）、調整係数Ｇａｄｊを２で除して新たな調整係数Ｇａｄｊとし（ステップＳ２３）、共通利得決定処理は、ステップＳ２０に戻る。
【００４５】
一方、統計値が上限値を超えていないと判断された場合には、統計値が下限値を下回るか否かが共通利得決定部３１によって判断され（ステップＳ２４）、統計値が下限値を下回ると判断された場合には、共通利得Ｇｔを調整係数Ｇａｄｊで乗じて新たな共通利得Ｇｔとし（ステップＳ２５）、調整係数Ｇａｄｊを２で乗じて新たな調整係数Ｇａｄｊとし（ステップＳ２６）、共通利得決定処理は、ステップＳ２０に戻る。一方、統計値が下限値を下回らないと判断された場合には、共通利得決定処理は、終了する。
【００４６】
例えば、図６に示すように、共通利得Ｇｔの初期値を９６ｄＢとすると、調整係数Ｇａｄｊの初期値は４８ｄＢとなる。また、制御目標範囲は±６ｄＢとする。ここで、各アンテナ１０に入力された受信信号の全体の平均電力が−６０ｄＢｍであると仮定する。
【００４７】
この状態で、共通利得決定処理が実行されると、各受信チェーン３の可変利得増幅器１２で増幅した信号の受信チェーン３間の平均出力レベルの測定値は、−６０ｄＢｍ＋９６ｄＢ＝＋３６ｄＢｍとなる。これは、制御目標範囲を超えているので、共通利得Ｇｔ＝９６−４８＝４８ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝２４ｄＢに更新される。
【００４８】
この更新値を用いて２回目の平均出力レベルを測定すると、その値は−６０ｄＢｍ＋４８ｄＢ＝−１２ｄＢｍとなる。これは、制御目標範囲を下回るので、共通利得Ｇｔ＝４８＋２４＝７２ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝１２ｄＢに更新される。
【００４９】
３回目も同様に処理を行うと、共通利得Ｇｔ＝６０ｄＢ、調整係数Ｇａｄｊ＝６ｄＢに更新される。これを用いて４回目の平均出力レベルを測定すると、その値は−６０ｄＢｍ＋６０ｄＢｍ＝０ｄＢｍとなり、制御目標範囲に収まるので、ここで共通利得決定処理が終了する。
【００５０】
以上に説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置１は、各受信チェーン３の出力レベルの統計値に基づいて、各可変利得増幅器１２に共通の共通利得を決定して各可変利得増幅器１２に利得を設定し、共通利得が設定された可変利得増幅器１２を有する各受信チェーン３の出力レベルに基づいて、各可変利得増幅器１２に個別の調整利得を共通利得より狭範囲で高精度に決定して各可変利得増幅器１２に設定するため、従来のものより受信特性の劣化を抑制することができる。
【００５１】
すなわち、全ての受信チェーン３の出力レベルに基づいて、全ての受信チェーン３に共通の共通利得を設定することによって利得の粗調整を行っているため、干渉により特定の受信チェーン３の出力レベルが他の受信チェーン３の出力レベルより大きく低下した場合でも、特定の受信チェーン３だけを過大に増幅することなく他の受信チェーン３と同じだけ増幅する。
【００５２】
この結果、自動利得制御装置１は、ＳＮＲが低い信号を過大に増幅することにより受信信号に含まれるノイズ成分が大きく増幅されて後段の受信処理部２に入力され、受信特性が劣化するといった状態を抑制することができる。
【００５３】
また、自動利得制御装置１は、共通利得の設定後、受信チェーン３毎の出力レベルと目標値との差から調整利得を決定し、調整利得と共通利得とを乗じた利得を各可変利得増幅器１２に設定しているので、受信チェーン３間のレベル差が調整可能な範囲内であれば、可変利得増幅器１２毎に異なる最適な利得を設定することができる。
【００５４】
そのため、自動利得制御装置１は、利得制御後の受信チェーン３間の信号のばらつきによるＡＤ変換時のオーバーフローや低レベル信号受信時の実効ビット数の減少による量子化誤差の増大に伴う受信特性の劣化を従来のものより抑制することができる。
【００５５】
なお、可変利得増幅器１２は、１つの可変利得増幅器によって構成してもよいが、図７に示すように、それぞれ異なる利得を有する複数の固定利得増幅器５０ａ〜５０ｃおよび各固定利得増幅器５０ａ〜５０ｃをオン／オフする複数のスイッチ５１ａ〜５１ｃよりなる第１可変利得増幅器５０と、第１可変利得増幅器５０によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器５２とによって構成してもよい。
【００５６】
例えば、可変利得増幅器１２に設定される利得が、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ、１２ｄＢ、６ｄＢ、３ｄＢ、１．５ｄＢに対応する６ビットで表される場合、固定利得増幅器５０ａの利得を４８ｄＢとし、固定利得増幅器５０ｂの利得を２４ｄＢとし、固定利得増幅器５０ｃの利得を１２ｄＢとし、第２可変利得増幅器５２の利得を０〜１０．５ｄＢとすることにより、前述したように、可変利得増幅器１２が機能する。なお、固定利得増幅器とスイッチとの組み合せの数は、実装態様により任意である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図８に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置１００は、受信信号を処理する受信処理部２に接続され、複数の受信チェーン１０３と、利得制御部１０４とを備えている。なお、図１において、２つの受信チェーン１０３が図示されているが、本発明に係る自動利得制御装置を構成する受信チェーンの数を限定するものではない。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る自動利得制御装置１００の各構成要件のうち、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１と同一な構成要件には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
受信チェーン１０３は、アンテナ１０と、ダウンコンバータ１１と、受信信号を増幅する第１可変利得増幅器１１２と、第１可変利得増幅器１１２によって増幅された受信信号を更に増幅する第２可変利得増幅器１１３と、ＡＤ変換器１３と、フィルタ１４とを備えている。
【００６０】
図９に示すように、利得制御部１０４は、出力レベル測定部３０と、共通利得決定部３１と、各第１可変利得増幅器１１２および各第２可変利得増幅器１１３に利得を設定する利得設定部１３２と、調整利得決定部３３とを備えている。
【００６１】
利得設定部１３２は、シーケンサ１４０を備え、各第１可変利得増幅器１１２および各第２可変利得増幅器１１３に利得を設定するようになっている。シーケンサ１４０は、共通利得決定部３１の動作の開始および終了の指示、調整利得決定部３３の動作の開始および終了の指示、受信処理部２との間の制御信号の送受信等を行うようになっている。
【００６２】
本発明の第１の実施の形態で説明したような複数の利得制御領域を含むパケットを受信する場合には、シーケンサ１４０は、受信処理部２との間で送受信される制御信号に基づいて、パケットの最初の利得制御領域で、共通利得決定部３１に共通利得を決定させ、共通利得決定部３１によって決定された共通利得を各第１可変利得増幅器１１２に設定するようになっている。
【００６３】
さらに、シーケンサ１４０は、共通利得設定後、同パケットのすべての利得制御領域で、各調整利得決定部３３に調整利得を決定させ、各調整利得決定部３３によって決定された調整利得を各第２可変利得増幅器１１３に設定するようになっている。
【００６４】
このように構成された自動利得制御装置１００の自動利得制御動作は、図３乃至図５を参照して説明した本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１の自動利得制御動作に基づいて容易に想到できるため説明を省略する。なお、本実施の形態における自動利得制御動作を実行する場合には、各第２可変利得増幅器１１３を予め任意の共通な初期値に設定しておくことが好ましい。
【００６５】
以上に説明したように、本実施の形態に係る自動利得制御装置１００は、本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置１と同様な作用効果を得ることができる。
【００６６】
なお、図１０に示すように、第１可変利得増幅器１１２は、１つの可変利得増幅器によって構成してもよいが、それぞれ異なる利得を有する複数の固定利得増幅器１５０ａ〜１５０ｃと、各固定利得増幅器１５０ａ〜１５０ｃをオン／オフする複数のスイッチ１５１ａ〜１５１ｃとによって構成してもよい。
【００６７】
例えば、第１可変利得増幅器１１２に設定される利得が、最上位ビットから４８ｄＢ、２４ｄＢ，１２ｄＢに対応する３ビットで表される場合、固定利得増幅器１５０ａの利得を４８ｄＢとし、固定利得増幅器１５０ｂの利得を２４ｄＢとし、固定利得増幅器１５０ｃの利得を１２ｄＢとすることにより、第１可変利得増幅器１１２は、利得が０〜８４ｄＢの範囲で１２ｄＢ単位にクリッピングされる。なお、固定利得増幅器とスイッチとの組み合せの数は、実装態様により任意である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１００ 自動利得制御装置
２、２０２、３０２ 受信処理部
３、１０３、２０３、３０３ 受信チェーン
４、１０４、２０４、３０４ 利得制御部
１０、２１０、３１０ アンテナ
１１、２１１、３１１ ダウンコンバータ
１２、２１２、３１２ 可変利得増幅器
１３、２１３、３１３ ＡＤ変換器
１４ フィルタ
３０ 出力レベル測定部
３１ 共通利得決定部
３１ａ、３３ａ レジスタ
３２、１３２ 利得設定部
３３ 調整利得決定部
４０、１４０ シーケンサ
４１ 乗算器
４２ マルチプレクサ
５０、１１２ 第１可変利得増幅器
５０ａ〜５０ｃ、１５０ａ〜１５０ｃ 固定利得増幅器
５１ａ〜５１ｃ、１５１ａ〜１５１ｃ スイッチ
５２、１１３ 第２可変利得増幅器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特許第４２１２５４８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置であって、
前記利得制御部は、
前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部と、
前記出力レベル測定部によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定部と、
前記各可変利得増幅器に利得を設定する利得設定部と、
前記利得設定部によって前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部と、を有し、
前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定する自動利得制御装置。
【請求項２】
前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得との積を前記各可変利得増幅器の利得として設定することを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御装置。
【請求項３】
前記可変利得増幅器は、第１可変利得増幅器と、前記第１可変利得増幅器によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器とを有し、
前記利得設定部は、前記第１可変利得増幅器に前記共通利得を設定し、前記第１可変利得増幅器の利得を維持した状態で、前記第２可変利得増幅器に前記調整利得を設定することを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御装置。
【請求項４】
受信信号が表すパケットに複数の利得制御領域が含まれていることを条件として、
前記パケットの最初の利得制御領域で、前記共通利得決定部が前記共通利得を決定し、前記利得設定部が前記共通利得を前記各可変利得増幅器に設定し、
前記共通利得設定後、該パケットのすべての利得制御領域で、前記調整利得決定部が前記調整利得を決定し、前記利得設定部が前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項５】
前記調整利得決定部は、予め定められた目標値を前記出力レベルで除することにより前記調整利得を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項６】
前記共通利得決定部は、制御目標とする範囲の上限値と下限値とが予め設定され、前記各受信チェーンの出力レベルを統計した統計値が前記上限値を超えた場合には、前記共通利得を減少させ、前記統計値が前記下限値を下回った場合には、前記共通利得を増加させ、前記統計値が前記上限値から前記下限値までの間に入った場合には、前記共通利得を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項７】
複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置を用いた自動利得制御方法であって、
前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定ステップと、
前記出力レベル測定ステップによって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定ステップと、
前記各可変利得増幅器に前記共通利得を設定する第１利得設定ステップと、
前記第１利得設定ステップで前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定ステップと、
前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定する第２利得設定ステップと、を有する自動利得制御方法。
【請求項８】
前記第２利得設定ステップでは、前記共通利得と前記調整利得との積を前記各可変利得増幅器の利得として設定することを特徴とする請求項７に記載の自動利得制御方法。
【請求項９】
前記可変利得増幅器は、複数の固定利得増幅器および複数のスイッチよりなる第１可変利得増幅器と、前記第１可変利得増幅器によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器とを有し、
前記第１利得設定ステップでは、前記第１可変利得増幅器に前記共通利得を設定し、前記第１可変利得増幅器の利得を維持した状態で、前記第２利得設定ステップで前記第２可変利得増幅器に前記調整利得を設定することを特徴とする請求項７に記載の自動利得制御方法。
【請求項１０】
受信信号が表すパケットに複数の利得制御領域が含まれていることを条件として、
前記パケットの最初の利得制御領域で、前記共通利得決定ステップと前記第１利得設定ステップとを実行し、
前記共通利得設定後、該パケットのすべての利得制御領域で、前記調整利得決定ステップと前記第２利得設定ステップとを実行することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れかに記載の自動利得制御方法。
【請求項１】
複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置であって、
前記利得制御部は、
前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定部と、
前記出力レベル測定部によって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定部と、
前記各可変利得増幅器に利得を設定する利得設定部と、
前記利得設定部によって前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定部と、を有し、
前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定する自動利得制御装置。
【請求項２】
前記利得設定部は、前記共通利得と前記調整利得との積を前記各可変利得増幅器の利得として設定することを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御装置。
【請求項３】
前記可変利得増幅器は、第１可変利得増幅器と、前記第１可変利得増幅器によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器とを有し、
前記利得設定部は、前記第１可変利得増幅器に前記共通利得を設定し、前記第１可変利得増幅器の利得を維持した状態で、前記第２可変利得増幅器に前記調整利得を設定することを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御装置。
【請求項４】
受信信号が表すパケットに複数の利得制御領域が含まれていることを条件として、
前記パケットの最初の利得制御領域で、前記共通利得決定部が前記共通利得を決定し、前記利得設定部が前記共通利得を前記各可変利得増幅器に設定し、
前記共通利得設定後、該パケットのすべての利得制御領域で、前記調整利得決定部が前記調整利得を決定し、前記利得設定部が前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項５】
前記調整利得決定部は、予め定められた目標値を前記出力レベルで除することにより前記調整利得を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項６】
前記共通利得決定部は、制御目標とする範囲の上限値と下限値とが予め設定され、前記各受信チェーンの出力レベルを統計した統計値が前記上限値を超えた場合には、前記共通利得を減少させ、前記統計値が前記下限値を下回った場合には、前記共通利得を増加させ、前記統計値が前記上限値から前記下限値までの間に入った場合には、前記共通利得を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の自動利得制御装置。
【請求項７】
複数の受信チェーンにそれぞれ設けられた可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御する利得制御部とを備えた無線受信機用の自動利得制御装置を用いた自動利得制御方法であって、
前記受信チェーン毎の出力レベルを測定する出力レベル測定ステップと、
前記出力レベル測定ステップによって測定された出力レベルの統計値に基づいて、前記各可変利得増幅器に共通の共通利得を決定する共通利得決定ステップと、
前記各可変利得増幅器に前記共通利得を設定する第１利得設定ステップと、
前記第１利得設定ステップで前記共通利得が設定された可変利得増幅器を有する各受信チェーンの出力レベルに基づいて、前記各可変利得増幅器に個別の調整利得を前記共通利得より狭範囲で高精度に決定する調整利得決定ステップと、
前記共通利得と前記調整利得とに基づいた利得を前記各可変利得増幅器に設定する第２利得設定ステップと、を有する自動利得制御方法。
【請求項８】
前記第２利得設定ステップでは、前記共通利得と前記調整利得との積を前記各可変利得増幅器の利得として設定することを特徴とする請求項７に記載の自動利得制御方法。
【請求項９】
前記可変利得増幅器は、複数の固定利得増幅器および複数のスイッチよりなる第１可変利得増幅器と、前記第１可変利得増幅器によって増幅された信号を更に増幅する第２可変利得増幅器とを有し、
前記第１利得設定ステップでは、前記第１可変利得増幅器に前記共通利得を設定し、前記第１可変利得増幅器の利得を維持した状態で、前記第２利得設定ステップで前記第２可変利得増幅器に前記調整利得を設定することを特徴とする請求項７に記載の自動利得制御方法。
【請求項１０】
受信信号が表すパケットに複数の利得制御領域が含まれていることを条件として、
前記パケットの最初の利得制御領域で、前記共通利得決定ステップと前記第１利得設定ステップとを実行し、
前記共通利得設定後、該パケットのすべての利得制御領域で、前記調整利得決定ステップと前記第２利得設定ステップとを実行することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れかに記載の自動利得制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５１６１（Ｐ２０１３−５１６１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３２８６（Ｐ２０１１−１３３２８６）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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