專利名稱：自動增益控制方法和自動增益控制用處理器以及解調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于移動通信系統(tǒng)中的移動臺和/或基站的解調(diào)裝置中自動控制可變增益放大器的增益的自動增益控制方法，和實現(xiàn)該方法的自動增益控制用處理器，以及包含該自動增益控制用處理器的解調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)通過在移動臺和基站間發(fā)送接收無線信號來實現(xiàn)移動通信。各臺通過用解調(diào)裝置來對所接收的無線信號(以下稱為「無線接收信號」)進行解調(diào)，來恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)。在此情況下，各臺一般是通過A/D變換器來把無線接收信號變換為數(shù)字信號，然后，執(zhí)行解調(diào)處理。
但是，由于無線接收信號的功率電平一般是變動的，隨著該變動量，在A/D變換器中產(chǎn)生飽和，或者，由于A/D變換器中的量化噪聲而使無線接收信號埋沒在噪聲中。因此，現(xiàn)有的解調(diào)裝置設(shè)置了自動增益控制電路(以下稱為「AGC電路」，AGCAutomatic Gain Control自動增益控制)，通過該AGC電路把無線接收信號的功率電平保持為恒定。這種解調(diào)裝置被公開在例如1993年電子情報通信學(xué)會春季大會B-322添谷、上野、鶴見「使用基帶AGC的直接變換接收機」中。


圖15是表示上述文獻中所公開的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖。解調(diào)裝置通過可變增益放大器81對從輸入端子80輸入的無線接收信號進行放大，然后，由A/D變換器82進行量化，由此，變換為數(shù)字的無線接收信號。而且，解調(diào)裝置通過解調(diào)器83對數(shù)字的無線接收信號進行解調(diào)，由此，恢復(fù)為原來的數(shù)據(jù)，從輸出端子84輸出該數(shù)據(jù)。AGC電路85根據(jù)從A/D變換器82所輸出的無線接收信號的功率電平與預(yù)定的基準電平Pref之差來自動控制可變增益放大器81的增益，由此，把提供給解調(diào)器83的無線接收信號的功率電平保持為恒定。
更詳細地說，AGC電路85通過功率檢測器86來檢測無線接收信號的功率電平。功率檢測器86通過求出預(yù)定的功率平均時間內(nèi)的無線接收信號的平方和，由此，檢測出功率電平。而且，AGC電路85通過減法器87從基準電平減去該功率電平，而求出差分值。而且，AGC電路85通過乘法器88來把差分值乘以常數(shù)，然后，由積分器89進行積分。而且，AGC電路85通過D/A變換器90把積分值變換為模擬電壓，然后，把該模擬電壓提供給可變增益放大器81。
通過以上構(gòu)成，例如，當輸入A/D變換器82的無線接收信號的功率電平大于基準電平時，當從基準電平減去功率電平時，差分值成為負值。把其乘以常數(shù)，由積分器89進行積分，由此，積分值比以前減少。因此，由于從D/A變換器90所輸出的模擬電壓變小，則可變增益放大器81的增益降低。這樣，輸入A/D變換器82的無線接收信號的功率電平降低。
但是，在移動通信中，存在產(chǎn)生無線接收信號的瞬時電平急劇變動的衰減的情況。在此情況下，無線接收信號的功率電平周期性地變動。當該電平變動的周期大致等于功率檢測器86中的功率平均時間時，AGC電路85的控制變得不穩(wěn)定。
圖16(a)、(b)和(c)分別表示基準電平Pref與從輸入端子80輸入的無線接收信號的功率電平(以下稱為「輸入功率電平」)之差ΔP1、可變增益放大器81的增益G以及基準電平Pref與從可變增益放大器81所輸出的無線接收信號的功率電平(以下稱為「輸出功率電平」)之差ΔP2。而且，在圖16中，乘法器88中的系數(shù)被設(shè)定為1。
在電平變動的周期與功率平均時間相等的情況下，在區(qū)間1中，當由功率檢測器86所檢測出的功率電平等于基準電平Pref時，區(qū)間2中的可變增益放大器81的增益G被設(shè)定為等于以前的區(qū)間1中的增益的值A(chǔ)。
另一方面在區(qū)間2中，當輸入功率電平變動為比基準電平Pref高4dB的電平時，可變增益放大器81的增益G等于以前的區(qū)間1，因此，可變增益放大器81的輸出功率電平成為比基準電平Pref高4dB的電平。因此，在區(qū)間2中，由功率檢測器86所檢測出的功率電平比基準電平Pref高4dB。其結(jié)果，下一個區(qū)間3中的可變增益放大器81的增益G被設(shè)定為比以前的區(qū)間2中的增益低4dB的值(A-4)dB。
接著，在區(qū)間3中，當輸入功率電平變動為比基準電平Pref低4dB時，如上述那樣，可變增益放大器81的增益G是(A-4)dB，因此，可變增益放大器81的輸出功率電平比前面的區(qū)間2低8dB。因此，在區(qū)間3中，由功率檢測器86所檢測出的功率電平比基準電平Pref低8dB，因此，下一個區(qū)間4中的可變增益放大器81的增益G被設(shè)定為比前面的區(qū)間3中的增益高8dB的值。即，區(qū)間4中的可變增益放大器81的增益G為(A+4)dB。
以后，當輸入功率電平按等于功率平均時間的時間周期性地變動時，輸出功率電平在±8dB中周期性地變動。由于輸入功率電平在±4dB中變動，輸出功率電平的變動幅度變得大于輸入功率電平的變動幅度。這樣，當電平變動的周期與功率平均時間大致相等時，可變增益放大器81的增益的變動與輸入功率電平的變動同步，輸出功率電平的變動幅度大于輸入功率電平的變動幅度，控制變得不穩(wěn)定為了解決該問題，不使功率電平與基準電平的差分值原樣成為可變增益放大器81的增益的變動幅度，在乘法器88中把差分值乘以小于1的系數(shù)，來抑制增益變動。如圖17所示的那樣，當輸入功率電平變動時，使系數(shù)為0.5，則可變增益放大器81的輸出功率電平在±5.3dB之間周期性地變動。即，與8dB的情況相比，抑制了變動幅度。
而且，考慮設(shè)置限幅器來取代乘法器88，把增益變動幅度限制在一定值以下。當把限幅器的變化量限制在3dB以內(nèi)時，可變增益放大器81的輸出功率電平，如圖18所示的那樣，反復(fù)進行4dB增、7dB減，與8dB的情況相比，抑制了變動幅度。
但是，這樣的解決方案都要抑制增益變化量，因此，當輸入電平臺階狀地大幅變動時，可變增益放大器81的增益為了返回基準值而需要花費時間。作為輸入電平臺階狀地大幅變動的情況，在例如列車和汽車等中一邊移動一邊通信的過程中，考慮從隧道中出來的情況。在此情況下，A/D變換器82的輸入電平急劇變大，當超過量化范圍時，產(chǎn)生飽和，在產(chǎn)生飽和的瞬間，接收信號急劇變大而失真。在此情況下，不管解調(diào)中以足夠高的電平來接收接收信號，在向A/D變換器82的輸入信號變?yōu)檫m當?shù)碾娖街埃荒苓M行解調(diào)。該時間為例如60～70msec程度。
另一方面，當輸入功率電平急劇變低時，不會產(chǎn)生上述那樣的問題。更詳細地說，當輸入功率電平降低時，與其成比例，SN比降低，但是，SN比降低的速度比信號的傳輸速度慢得多。因此，當輸入功率電平降低時，SN比隨其而降低。因此，輸入功率電平急劇變大，突變接收質(zhì)量與以其以上的幅度變差的情況相比，質(zhì)量劣化變少。
發(fā)明概述鑒于上述技術(shù)背景，本發(fā)明提供自動增益控制方法、自動增益控制用處理器和解調(diào)裝置，即使在無線接收信號的輸入功率電平急劇上升的情況下也能迅速地消除A/D變換器的飽和，并且，即使周期性的電平變動產(chǎn)生，也能避免控制變得不穩(wěn)定。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自動增益控制方法，根據(jù)由可變增益放大器放大之后由A/D變換器數(shù)字化的無線接收信號的功率電平與預(yù)定基準電平之差，來自動控制上述可變增益放大器的增益，其特征在于，當上述功率電平小于上述基準電平時，根據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制上述可變增益放大器的增益。
而且，本發(fā)明提供一種自動增益控制用處理器，分別具有能夠連接在可變增益放大器和A/D變換器上的連接端子，根據(jù)從上述A/D變換器通過上述連接端子而輸入的無線接收信號的功率電平與預(yù)定的基準電平之差，通過上述連接端子來自動控制上述可變增益放大器的增益，其特征在于，當上述功率電平小于上述基準電平時限據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制可變增益放大器的增益。
而且，本發(fā)明提供一種解調(diào)裝置，其特征在于，包括可變增益放大器，放大無線接收信號；A/D變換器，對由該可變增益放大器放大后的無線接收信號進行數(shù)字化并輸出；自動增益控制用處理器，執(zhí)行下列步驟的對從該A/D變換器所輸出的無線接收信號進行解調(diào)的步驟、當從上述A/D變換器所輸出的無線接收信號的功率電平小于預(yù)定的基準電平時，根據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制上述可變增益放大器的增益的步驟。
根據(jù)上述構(gòu)成，當功率電平小于基準電平時，根據(jù)比功率電平大于基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制可變增益放大器的增益。因此，由衰減引起的電平變動的周期與功率平均時間大致相等，并且，即使在通信中從隧道中出來時輸入電平臺階狀急劇增大的情況下，能夠抑制可變增益放大器的輸出功率電平的增大幅度。因此，即使A/D變換器飽和，也能迅速消除該狀態(tài)。而且，由于能夠抑制可變增益放大器的輸出功率電平的增大幅度，而能夠謀求控制的穩(wěn)定化。
而且，當通過自動增益控制用處理器來實現(xiàn)增益控制時，與通過硬件來實現(xiàn)增益控制的情況不同，能夠避免在信號線等中混入噪聲的問題，而能夠良好地進行增益控制。
而且，提供一種解調(diào)裝置，具有這樣的自動增益控制用處理器當功率電平小于基準電平時，根據(jù)比功率電平大于基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來調(diào)整可變增益放大器的增益，即使A/D變換器飽和，也能迅速消除該狀態(tài)，因此，能夠大幅度縮短不能解調(diào)的時間。
附圖的簡要說明圖1是表示使用本發(fā)明的實施例1所涉及的自動增益控制方法的移動通信系統(tǒng)的全體構(gòu)成的概念圖；圖2是表示解調(diào)裝置的內(nèi)部構(gòu)成的方框圖；圖3是用于說明增益控制處理的流程圖；圖4是用于說明可變增益放大器的輸出功率電平的變化的圖；圖5是用于說明用于說明可變增益放大器的輸出功率電平的變化的曲線圖；圖6是表示用硬件實現(xiàn)解調(diào)處理和增益控制處理時的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖；圖7是用于說明使用本發(fā)明的實施例2所涉及的自動增益控制方法的DSP中的增益控制處理的流程圖；圖8是用于說明可變增益放大器的輸出功率電平的變化的圖；圖9是表示用硬件實現(xiàn)解調(diào)處理和增益控制處理時的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖；圖10是表示增益控制處理的變形例子的流程圖；圖11是用于說明使用本發(fā)明的實施例3所涉及的自動增益控制方法的DSP中的飽和時增益控制處理的流程圖；圖12是表示用硬件實現(xiàn)解調(diào)處理和增益控制處理時的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖；圖13是用于說明使用本發(fā)明的實施例4所涉及的自動增益控制方法的DSP中的飽和時增益控制處理的流程圖；圖14是表示用硬件實現(xiàn)解調(diào)處理和增益控制處理時的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖；圖15是表示現(xiàn)有的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖；圖16是用于說明現(xiàn)有的可變增益放大器的輸出功率電平的變化的圖；圖17是用于說明現(xiàn)有的可變增益放大器的輸出功率電平的變化的圖；圖18是用于說明現(xiàn)有的可變增益放大器的輸出功率電平的變化的圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)下面參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。
實施例1圖1是表示使用本發(fā)明的實施例1所涉及的自動增益控制方法的移動通信系統(tǒng)的全體構(gòu)成的概念圖。該移動通信系統(tǒng)包括移動臺1和基站2，在移動臺1與基站2之間通過發(fā)送接收無線信號來實現(xiàn)移動通信。更詳細地說，基站2向移動臺1發(fā)送通過預(yù)定調(diào)制方式所調(diào)制的無線信號。移動臺1設(shè)有接收裝置3，接收無線信號而作為無線接收信號進行輸出，通過解調(diào)裝置4來對從該接收裝置3所輸出的無線接收信號進行解調(diào)，由數(shù)據(jù)處理裝置5來處理由解調(diào)裝置4所解調(diào)的數(shù)據(jù)。
圖2是表示解調(diào)裝置4的內(nèi)部構(gòu)成的方框圖。解調(diào)裝置4對從接收裝置3所輸出的無線接收信號進行解調(diào)，而恢復(fù)為原來的數(shù)據(jù)，把該數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理裝置5更詳細地說，解調(diào)裝置4作為硬件構(gòu)成包含可變增益放大器10、A/D變換器11和DSP(Digital Signal Processor自動增益控制用處理器)12?？勺冊鲆娣糯笃?0把從解調(diào)裝置4的輸入端子13所輸入的無線接收信號在其輸出中維持在預(yù)定的基準電平Pref上。從可變增益放大器10所輸出的無線接收信號被提供給A/D變換器11。
A/D變換器11在預(yù)定的動態(tài)范圍內(nèi)對無線接收信號進行量化，由此，把接收信號變換為數(shù)字信號。動態(tài)范圍被設(shè)定為例如-5V～+5V。A/D變換器11把該動態(tài)范圍內(nèi)的無線接收信號變換為例如8比特(-128～127)的數(shù)字信號。從A/D變換器11所輸出的數(shù)字形式的無線接收信號被提供給DSP 12。
DSP 12用軟件來分別執(zhí)行對從A/D變換器11所輸出的無線接收信號進行解調(diào)的解調(diào)處理和控制可變增益放大器10的增益G的增益控制處理。更詳細地說，DSP 12具有可連接在可變增益放大器10上的第一連接端子14和可連接在A/D變換器11上的第二連接端子15。而且，DSP 12內(nèi)置了存儲部16。存儲部16由ROM等構(gòu)成，存儲用于解調(diào)處理和增益控制處理的計算機程序。DSP 12根據(jù)存儲在存儲部16中的計算機程序而工作。而且，DSP 12具有連接在數(shù)據(jù)處理裝置5上的輸出端子17，通過輸出端子17把作為解調(diào)處理的結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理裝置5。
圖3是用于說明增益控制處理的流程圖。DSP 12根據(jù)作為從A/D變換器11所輸出的無線接收信號的功率電平的輸出功率電平Pout與上述基準電平Pref之差來執(zhí)行該增益控制處理。即，DSP 12通過反饋控制來實現(xiàn)增益控制處理。
當DSP 12接收從A/D變換器11所輸出的無線接收信號時(步驟S1)，檢測該無線接收信號的輸出功率電平Pout(步驟S2)。具體地說，DSP 12求出預(yù)定的功率平均時間(例如10msec)內(nèi)的無線接收信號的平方和，檢測出該平方和而作為輸出功率電平Pout。
接著，DSP 12求出作為輸出功率電平Pout與基準電平Pref之差的差分值ΔPout(步驟S3)。具體地說，DSP 12通過從基準電平Pref減去輸出功率電平Pout來求出具有正或負的極性的差分值ΔPout。因此，當輸出功率電平Pout大于基準電平Pref時，求出負的差分值ΔPout，當輸出功率電平Pout小于基準電平Pref時，求出正的差分值ΔPout。
即，負的差分值ΔPout表示輸出功率電平Pout大于基準電平Pref，正的差分值ΔPout表示輸出功率電平Pout小于基準電平Pref。然后，DSP 12把該差分值ΔPout乘以預(yù)定的系數(shù)α，根據(jù)差分值ΔPout的極性來求出增益變動幅度(步驟S4～S8)。
系數(shù)α包含根據(jù)差分值ΔPout的極性而分的第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2。第一系數(shù)α1對應(yīng)于輸出功率電平Pout小于0的負的情況。第二系數(shù)α2對應(yīng)于差分值ΔPout為0以上的正的情況。第一系數(shù)α1是大于0小于1并且大于第二系數(shù)α2的值。第二系數(shù)α2是大于0小于1并且小于第一系數(shù)α1的值。例如，第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2分別設(shè)定為1.0和0.5。因此，第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2的關(guān)系為0＜α2＜α1≤1。
DSP 12判別上述差分值ΔPout的極性(步驟S4)。當差分值ΔPout為負的情況下，DSP 12把差分值ΔPout乘以第一系數(shù)α1(步驟S5)。然后，DSP 12通過對該相乘結(jié)果進行積分，來求出第一增益變動幅度(步驟S6)。DSP 12把該求出的第一增益變動幅度提供給可變增益放大器10(步驟S9)。
另一方面，當差分值ΔPout為正的情況下，DSP 12把差分值ΔPout乘以第二系數(shù)α2(步驟S7)。然后，DSP 12通過對該相乘結(jié)果進行積分，來求出第二增益變動幅度(步驟S8)。第二系數(shù)α2是小于第一系數(shù)α1的值。因此，當把相同的差分值ΔPout作為相乘對象時，第二增益變動幅度成為小于第一增益變動幅度的值。DSP 12把該求出的第二增益變動幅度提供給可變增益放大器10(步驟S9)。
可變增益放大器10根據(jù)第一增益變動幅度或者第二增益變動幅度來調(diào)整增益。更具體地說，可變增益放大器10通過把增益變動第一增益變動幅度或者第二增益變動幅度，來調(diào)整增益。
如以上那樣，DSP 12把差分值ΔPout為正時小于差分值ΔPout為負時的第二系數(shù)α2乘以差分值ΔPout。所謂差分值ΔPout為正的情況是指輸出功率電平Pout小于基準電平Pref的情況，其是需要使輸出功率電平Pout增大的情況。而且，所謂差分值ΔPout為負的情況是指輸出功率電平Pout大于基準電平Pref的情況，其是需要使輸出功率電平Pout減小的情況。
即，DSP 12在需要使可變增益放大器10的增益增大時，把差分值ΔPout變換為更小的值，來作為增益的變動幅度，當需要使可變增益放大器10的增益降低時，把差分值ΔPout原樣地作為增益的變動幅度。因此，DSP 12在需要使增益增大的情況下，相對地減小增益變動幅度，當需要使增益降低時，相對地增大增益變動幅度。因此，當增益增大時，能夠在一定程度上抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的激增。
圖4(a)、(b)和(c)分別表示基準電平Pref與從輸入端子13輸入的無線接收信號的功率電平(以下稱為「輸入功率電平」)Pin之差ΔP1、可變增益放大器的增益G、基準電平Pref與可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp之差ΔP2。在該圖4中，接收信號受到衰減的影響，假定由該影響引起的電平變動的周期與DSP中的功率平均時間相等的情況。
在區(qū)間1中，當輸入功率電平Pin等于基準電平Pref時，即，當差ΔP1為0dB時，下一個區(qū)間2的增益G被設(shè)定為與以前的區(qū)間1的增益G相等的值A(chǔ)dB上。在下一個區(qū)間2中，當輸入功率電平Pin增大4dB時，區(qū)間2的增益G是與區(qū)間1相同的AdB，因此，區(qū)間2中的可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp比區(qū)間1增大了4dB。其結(jié)果，在下一個區(qū)間3中，應(yīng)當抑制該增大幅度，區(qū)間3的增益G被設(shè)定為比區(qū)間2減小了上述增大部分的值即(A-4)dB。
接著，在區(qū)間3中，當輸入功率電平Pin比基準電平Pref低4dB時，區(qū)間3的增益G是(A-4)dB，因此，可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp降低了8dB。因此，在下一個區(qū)間4中，需要使可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp增大。另一方面，在該實施例1中，由于把增益增大方向的增益變動幅度作為增益降低方向的二分之一，不會比以前增大8dB增益，而是比以前增大4dB增益。即，下一個區(qū)間4的增益G為AdB。
接著，在區(qū)間4中，當輸入功率電平Pin比基準電平Pref增大4dB時，區(qū)間4的增益G為AdB，因此，區(qū)間4的可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp比基準電平Pref增大4dB。即，與增益變動幅度為8dB時相比，能夠抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的增大。
如上述那樣，根據(jù)該實施例1，使與增益增大方向相對應(yīng)的增益變動幅度小于與增益降低方向相對應(yīng)的增益變動幅度。因此，象在通信中從隧道中出來時那樣，在輸入功率電平Pin臺階狀地激增的情況下，能夠抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的增大幅度，能夠防止A/D變換器11飽和。
而且，由于能夠以較大的變動幅度來降低增益，即使A/D變換器11產(chǎn)生飽和，也能在短時間內(nèi)解除該狀態(tài)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠縮短不能解調(diào)的時間。這樣，能夠謀求通信質(zhì)量的提高。而且，由于能夠抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的增大幅度，而能夠謀求控制的穩(wěn)定化。
圖5是表示該實施例1中的自動增益控制的臺階狀響應(yīng)特性的曲線圖。該臺階狀響應(yīng)特性是假定A/D變換器11的分辨率為7比特并且輸入功率電平Pin臺階狀地增大20dB的情況。而且，該臺階狀響應(yīng)特性把以10msec為一周期的控制次數(shù)作為橫軸，并以可變增益放大器10的輸出功率電Pamp作為縱軸。而且，在該臺階狀響應(yīng)特性中，用標號「Δ」來表示與第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2都為1的現(xiàn)有技術(shù)相同的例子，用標號「○」來表示第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2分別為0.5和1.0的該實施例1的例子。從圖5所看到的那樣，在該實施例1的例子中，與現(xiàn)有技術(shù)相同的例子的情況相比，用一半以下的時間把可變增益放大器10的輸出功率電平減低到基準電平Pref。
而且，由于通過DSP 12來實現(xiàn)增益控制處理，與用多個硬件來實現(xiàn)增益控制處理的情況不同，能夠避免在信號線等中混入噪聲的情況。因此，能夠良好地進行增益控制。
而且，在上述說明中，以用一個DSP軟執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理的情況為例。但是，當然也可以分別用單獨的硬件來執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理。
圖6是表示用單獨的硬件構(gòu)成解調(diào)處理和增益控制處理的解調(diào)裝置的構(gòu)成的方框圖。解調(diào)裝置4包括可變增益放大器10、A/D變換器11、解調(diào)器20和自動增益控制電路21。自動增益控制電路21包括功率檢測器22、減法器23、乘法器24、比較器25、開關(guān)26和積分器27。
功率檢測器22檢測從A/D變換器11所輸出的無線接收信號的輸出功率電平Pout。減法器23求出輸出功率電平Pout與基準電平Pref的差分值ΔPout。乘法器24把差分值ΔPout乘以系數(shù)α。系數(shù)α是由開關(guān)26所選擇的第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2中的任一個。選擇基準是比較器25的輸出。比較器25檢測差分值ΔPout的極性，當差分值ΔPout為負時，控制開關(guān)26，以選擇第一系數(shù)α1，當差分值ΔPout為正時，控制開關(guān)26，以選擇第二系數(shù)α2。積分器27對相乘運算后的差分值ΔPout進行積分而求出增益，把該增益提供給可變增益放大器10。
如以上那樣，根據(jù)該構(gòu)成，由于硬執(zhí)行增益控制，而能夠迅速地執(zhí)行增益控制。
實施例2圖7是子用于說明使用本發(fā)明的實施例2所涉及的自動增益控制方法的DSP12中的增益控制處理的流程圖。該圖7的步驟T1～T3替換圖3的步驟S4～S8。
在上述實施例1中，通過對輸出功率電平Pout與基準電平Pref的差分值ΔPout乘以第一系數(shù)α1和第二系數(shù)α2，來決定增益變動幅度。與此相對，在該實施例2中，通過把上述差分值ΔPout限制在預(yù)先設(shè)定的限制范圍內(nèi)，來決定增益變動幅度。
更詳細地說，當與實施例2相關(guān)的DSP 12求出輸出功率電平Pout與基準電平Pref的差分值ΔPout時，把該差分值ΔPout限制在限制范圍內(nèi)(步驟T1～T3)。限制范圍被設(shè)定為預(yù)定的上限值Pmax(例如，Pmax＝+3dB第一界限值)以下的所有的范圍內(nèi)。因此，DSP 12判別差分值ΔPout是否是大于上限值Pmax的值(步驟T1)。如果差分值ΔPout大于上限值Pmax，DSP 12把上限值Pmax作為差分值ΔPout，而用于接著的積分處理(步驟T2)。如果差分值ΔPout為上限值Pmax以下，DSP 12把差分值ΔPout原封不動地用于接著的積分處理(步驟T3)。
這樣，當差分值ΔPout大于上限值Pmax時，限制增益的變動幅度。所謂差分值ΔPout大于上限值Pmax是指可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp比基準電平Pref小，而需要使可變增益放大器10的增益增大的情況。即，當增益增大時，限制增益的變動幅度。由此，能夠在一定程度上抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的劇增。
圖8(a)、(b)和(c)與圖4時相同，分別是差ΔP1、增益G和差ΔP2。而且，在圖8中，假定由衰減引起的電平變動的周期與功率平均時間相等的情況。
在區(qū)間1中，當輸入功率電平Pin等于基準電平Pref時，即，當差ΔP1為0dB時，下一個區(qū)間2的增益幅度G被設(shè)定為與以前的區(qū)間1的增益幅度G相同的值A(chǔ)dB上。在下一個區(qū)間2中，當輸入功率電平Pin增大4dB時，區(qū)間2的增益G是與區(qū)間1相同的AdB，因此，區(qū)間2中的可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp比區(qū)間1增大了4dB。因此，在下一個區(qū)間3中，應(yīng)當抑制該增大幅度。在此情況下，由于是增益降低方向，則沒有差分值ΔPout的限制，相當于(A-4)dB的差分值ΔPout被原封不動地設(shè)定為可變增益放大器的增益G。
接著，在區(qū)間3中，當輸入功率電平Pin比基準電平Pref低4dB時，區(qū)間3的增益G是(A-4)dB，因此，可變增益放大器的輸出功率電平Pamp降低了8dB。因此，在下一個區(qū)間4中，需要使可變增益放大器的輸出功率電平Pamp增大。即，由于是增益增大方向，則若考慮差分值ΔPout受到上限值Pmax的限制，下一個區(qū)間4中的可變增益放大器10的增益G通過A-4+3而成為(A-1)dB。
接著，在區(qū)間4中，當輸入功率電平Pin比基準電平Pref增大4dB時，區(qū)間4的增益G為(A-1)dB，因此，區(qū)間4的可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp比基準電平Pref增大3dB。即，與增益變動幅度為8dB時相比，能夠抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的增大。
如上述那樣，根據(jù)該實施例2，把與增益增大方向相對應(yīng)的其的大小限制為小于增益降低方向相對應(yīng)的，因此能夠抑制增益增大方向的增益變動幅度。因此，與實施例1相同，在由衰減引起的電平變動的周期與功率平均時間大致相等，并且，象在通信中從隧道中出來時那樣，輸入電平臺階狀地激增的情況下，能夠抑制可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp的增大幅度。
而且，根據(jù)該實施例2，不需要進行比較復(fù)雜的乘法運算，用單一的比較處理就可以，因此，能夠簡化處理。
而且，在上述說明中，以用一個DSP軟執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理的情況為例。但是，當然也可以分別用單獨的硬件來執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理。
圖9是表示分別用單獨的硬件構(gòu)成解調(diào)處理和增益控制處理的解調(diào)裝置4的構(gòu)成的方框圖。該解調(diào)裝置4是在減法器23與積分器27之間配置限幅器30，來取代圖6中的乘法器24、比較器25以及開關(guān)26。限幅器30具有上限值Pmax，具有把其以上的差分值ΔPout限制為上限值Pmax的功能。根據(jù)該構(gòu)成，由于硬執(zhí)行增益控制，而能夠迅速地執(zhí)行增益控制。
而且，在上述說明中，僅設(shè)定上限值Pmax。但是，當然也可以設(shè)定限制范圍的下限值Pmin(第二界限值)。在此情況下，下限值Pmin的絕對值為大于上限值Pmax的絕對值的值。換句話說，使下限值Pmin與基準電平Pref之差大于上限值Pmax與基準電平Pref之差。由此，能夠使與增益增大方向相對應(yīng)的增益變動幅度小于增益降低方向相對應(yīng)的增益變動幅度。
圖10是表示設(shè)定下限值Pmin時的增益控制處理的一部分的流程圖。圖10中的步驟U1～U7替換圖3的步驟S4～S8。
當DSP 12求出輸出功率電平Pout與基準電平Pref的差分值ΔPout時，判別該差分值ΔPout的極性。具體地說，DSP 12判別差分值ΔPout是否是正的(步驟U1)。如果差分值ΔPout是正的，可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp小于基準電平Pref，因此，需要使可變增益放大器10的增益增大，因此，DSP 12執(zhí)行差分值ΔPout的上限處理(步驟U2～U4)。
具體地說，DSP 12判別差分值ΔPout是否大于上限值Pmax(步驟U2)。如果差分值ΔPout于上限值Pmax，應(yīng)當抑制增益的增大，則DSP 12在積分處理中不用差分值ΔPout而利用上限值Pmax(步驟U3)。另一方面，如果差分值ΔPout在上限值Pmax以下，就不需要抑制增益的增大幅度，因此，DSP 12在積分處理中原封不動地利用差分值ΔPout(步驟U4)。
在步驟U1中，當判別為差分值ΔPout為負的時，可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp大于基準電平Pref，因此，需要使可變增益放大器10的增益降低，因此，DSP 12執(zhí)行差分值ΔPout的下限處理(步驟U5～U7)。
具體地說，DSP 12判別差分值ΔPout是否小于下限值Pmin(步驟U5)。如果差分值ΔPout小于下限值Pmin，應(yīng)當抑制增益的降低幅度，DSP 12在積分處理中不使用差分值ΔPout而使用下限值Pmin(步驟U6)。另一方面，如果差分值ΔPout為下限值Pmin以上，不需要抑制增益的降低幅度，因此，DSP 12在積分處理中原封不動地利用差分值ΔPout(步驟U7)。
實施例3圖11是用于說明使用本發(fā)明的實施例3所涉及的自動增益控制方法的DSP中的飽和時增益控制處理的流程圖。
在上述實施例2中，通過把基準電平Pref與輸出功率電平Pout的差分值ΔPout限制為上限值Pmax以下，來限制增益變動幅度。但是，當差分值ΔPout為負的非常小的值時，換句話說，當輸出功率電平Pout為某個閾值以上時，考慮A/D變換器11飽和。因此，在該實施例3中，當差分值ΔPout小于預(yù)定的飽和值時，利用前饋控制來取代反饋控制，由此，迅速地解除了A/D變換器11的飽和。
詳細地說，DSP 12執(zhí)行該飽和時增益控制處理來作為圖3、圖6或者圖10中的增益控制處理的插入處理。更詳細地說，DSP 12檢測輸入功率電平Pin(步驟V1)。其中，DSP 12把求出該輸入功率電平Pin時的動態(tài)范圍設(shè)定在A/D變換器11的飽和開始產(chǎn)生的功率電平附近的有限的范圍內(nèi)。由此，DSP 12能夠良好地檢測出A/D變換器11飽和時的輸入功率電平Pin。
DSP 12根據(jù)在圖3的增益控制處理中求出的輸出功率電Pout與基準電平Pref的差分值ΔPout，來判別A/D變換器11是否飽和。具體地說，DSP 12判別上述差分值ΔPout是否是小于飽和值Psat的小值(步驟V2)。飽和值Psat相當于A/D變換器11開始飽和的輸出功率電平Pout的值與基準電平Pref之差。
當上述差分值ΔPout是小于飽和值Psat的小值時，考慮A/D變換器11飽和了，因此，DSP 12強制結(jié)束圖3的步驟S4中的乘法處理或者圖7的步驟T1或圖10的步驟U1中的限制處理以后的增益控制處理，同時，根據(jù)基準電平Pref和輸入功率電平Pin來求出增益變動幅度(步驟V3)。具體地說，DSP 12求出從基準電平Pref減去輸入功率電平Pin的值(Pref-Pin)dB作為增益變動幅度。
DSP 12給可變增益放大器10提供該求出的增益變動幅度(步驟V4)。由此，在可變增益放大器10中，從輸入功率電平Pin減去該輸入功率電平Pin與基準電平Pref之差，因此，可變增益放大器10的輸出功率電平等于基準電平Pref。而且，DSP 12把在上述步驟V3中求出的增益變動幅度保持為下一個增益控制處理中的積分值。
另一方面，當上述差分值ΔPout為飽和值Psat以上的值時，考慮A/D變換器11未飽和，因此，DSP 12按通常那樣執(zhí)行圖3的步驟S4中的乘法處理或者圖7的步驟T1或圖10的步驟U1中的限制處理以后的處理。
如以上那樣，根據(jù)該實施例3，當A/D變換器11飽和時，把從基準電平Pref減去增益控制前的輸入功率電平Pin的值作為增益變動幅度。因此，與即使A/D變換器11飽和也只能一點一點降低增益的實施例1等不同，當A/D變換器11飽和時，能夠把可變增益放大器10的輸出功率Pamp迅速地降低到基準電平Pref上。因此，與實施例1等相比，能夠更迅速地解除A/D變換器11的飽和。
而且，在上述說明中，以用一個DSP軟執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理的情況為例。但是，當然也可以分別用單獨的硬件來執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理。
圖12是表示分別用單獨的硬件構(gòu)成解調(diào)處理和增益控制處理的解調(diào)裝置4的構(gòu)成的方框圖。該解調(diào)裝置4在圖9的構(gòu)成的基礎(chǔ)上還包括輸入功率檢測器40和增益計算器41。輸入功率檢測器41檢測輸入到可變增益放大器10中的無線接收信號的輸入功率電平Pin，把所檢測出的輸入功率電平Pin提供給增益計算器41。
增益計算器41把從減法器23所輸出的差分值ΔPout和從輸入功率檢測器40所輸出的輸入功率電平Pin作為輸入，把作為計算結(jié)果的增益變動幅度作為積分器27的輸出，設(shè)定給積分器27。更具體地說，增益計算器41判別差分值ΔPout是否是小于飽和值Psat的小值，如果是，通過從基準電平Pref減去輸入功率電平Pin，來求出增益變動幅度。根據(jù)該構(gòu)成，硬執(zhí)行增益控制，因此，能夠迅速地執(zhí)行增益控制。
實施例4圖13是用于說明使用本發(fā)明的實施例4所涉及的自動增益控制方法的DSP中的飽和時增益控制處理的流程圖。
在上述實施例3中，根據(jù)基準電平Pref與輸出功率電平Pout的差分值ΔPout來判斷A/D變換器11是否飽和。與此相對，在該實施例4中，從A/D變換器11的輸出直接判斷A/D變換器11是否飽和。
更詳細地說，DSP 12檢測輸入功率電平Pin(步驟W1)。而且，DSP 12判別從A/D變換器11所輸出的無線接收信號的值是否是A/D變換器11的最大輸出值(步驟W2)。最大輸出值在8比特的A/D變換器11的情況下，為+127。
當上述無線接收信號的值是最大輸出值時，考慮A/D變換器11飽和，DSP 12，與上述實施例3相同，DSP 12強制結(jié)束圖3的步驟S4中的乘法處理或者圖7的步驟T1或圖10的步驟U1中的限制處理以后的增益控制處理。而且，DSP 12根據(jù)基準電平Pref和輸入功率電平Pin來求出增益變動幅度(步驟W3)，把該求出的增益變動幅度提供給可變增益放大器10(步驟W4)。
另一方面，當從A/D變換器11所輸出的無線接收信號的值不是上述最大輸出值時，考慮A/D變換器11未飽和，因此，DSP 12按通常那樣執(zhí)行圖3的步驟S4中的乘法處理或者圖7的步驟T1或圖10的步驟U1中的限制處理以后的處理。
如以上那樣，根據(jù)該實施例4，當A/D變換器11飽和時，根據(jù)增益控制前的輸入功率電平Pin來決定增益變動幅度，能夠把可變增益放大器10的輸出功率電平Pamp迅速地降低到基準電平Pref上。因此，能夠迅速地解除A/D變換器11的飽和。
而且，在上述說明中，以用一個DSP軟執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理的情況為例。但是，當然也可以分別用單獨的硬件來執(zhí)行解調(diào)處理和增益控制處理。
圖14是表示分別用單獨的硬件構(gòu)成解調(diào)處理和增益控制處理的解調(diào)裝置4的構(gòu)成的方框圖。該解調(diào)裝置4在圖9的構(gòu)成的基礎(chǔ)上還包括輸入功率檢測器40和增益計算器50以及飽和檢測器51。飽和檢測器51根據(jù)從A/D變換器11所輸出的無線接收信號來檢測A/D變換器11是否飽和。如果檢測到飽和，飽和檢測器51把該意思通知增益計算器50。因此，增益計算器50與上述實施例3不同，不包括飽和檢測功能，當飽和檢測被通知時，根據(jù)基準電平Pref和輸入功率電平Pin來計算增益變動幅度。根據(jù)該構(gòu)成，硬執(zhí)行增益控制，因此，能夠迅速地執(zhí)行增益控制。
而且，在上述說明中，根據(jù)A/D變換器11的輸出來判別A/D變換器11的飽和。但是，也可以根據(jù)向A/D變換器11的輸入來檢測A/D變換器11的飽和。更詳細地說，與該構(gòu)成相關(guān)的增益計算器50根據(jù)被輸入A/D變換器11的無線接收信號是否達到A/D變換器11的動態(tài)范圍的上限值，來判斷A/D變換器11是否飽和。例如，當動態(tài)范圍為-5V～+5V時，如果接收信號為+5V，判斷為A/D變換器11飽和。
其他的實施例本發(fā)明的實施例的說明為以上那樣，但是，本發(fā)明并不僅限于上述實施例。例如，在上述實施例中，以在移動臺1中使用本發(fā)明的情況為例來進行了說明。但是，本發(fā)明也能容易地用于基站2。
權(quán)利要求
1.一種自動增益控制方法，根據(jù)由可變增益放大器放大之后由A/D變換器數(shù)字化的無線接收信號的功率電平與預(yù)定基準電平之差，來自動控制上述可變增益放大器的增益，其特征在于，當上述功率電平小于上述基準電平時，根據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制上述可變增益放大器的增益。
2.一種自動增益控制方法，根據(jù)由可變增益放大器放大之后由A/D變換器數(shù)字化的無線接收信號的功率電平與預(yù)定基準電平之差，來自動控制上述可變增益放大器的增益，其特征在于，包括下列步驟檢測從上述可變增益放大器所輸出的無線接收信號的功率電平；求出所檢測出的功率電平與預(yù)定的基準電平之差；當該求出的差表示功率電平大于基準電平時，根據(jù)上述差來求出第一增益變動幅度；當該求出的差表示功率電平小于基準電平時，根據(jù)上述差來求出比上述第一增益變動幅度小的第二增益變動幅度；根據(jù)上述第一增益變動幅度或者第二增益變動幅度，來控制上述可變增益放大器的增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動增益控制方法，其特征在于，求出第一增益變動幅度的步驟是通過把預(yù)定的第一系數(shù)乘以上述差，來求出上述第一增益變動幅度，求出第二增益變動幅度的步驟是通過把小于上述第一系數(shù)的第二系數(shù)乘以上述差，來求出上述第二增益變動幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動增益控制方法，其特征在于，求出第一增益變動幅度的步驟是通過把上述差的大小限制為預(yù)定的第一界限值以下，來求出來求出上述第一增益變動幅度，求出第二增益變動幅度的步驟是通過把上述差的大小限制為比上述第一界限值小的第二界限值內(nèi)，來求出上述第二增益變動幅度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的自動增益控制方法，其特征在于，包括以下步驟檢測作為輸入上述可變增益放大器之前的無線接收信號的功率電平的輸入功率電平；檢測上述A/D變換器是否飽和；在檢測為上述A/D變換器飽和的情況下，禁止求出上述第一增益變動幅度和第二增益變動幅度的步驟的執(zhí)行，同時，求出從上述基準電平減去輸入功率電平的值，來作為增益變動幅度；根據(jù)該求出的增益變動幅度來調(diào)整上述可變增益放大器的增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動增益控制方法，其特征在于，檢測A/D變換器是否飽和的步驟，當上述A/D變換器的輸出或者輸入為預(yù)定的最大值時，檢測為A/D變換器飽和。
7.一種自動增益控制用處理器，分別具有能夠連接在可變增益放大器和A/D變換器上的連接端子，根據(jù)從上述A/D變換器通過上述連接端子而輸入的無線接收信號的功率電平與預(yù)定的基準電平之差，通過上述連接端子來自動控制上述可變增益放大器的增益，其特征在于，當上述功率電平小于上述基準電平時，根據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制可變增益放大器的增益。
8.一種解調(diào)裝置，其特征在于，包括可變增益放大器，放大無線接收信號；A/D變換器，對由該可變增益放大器放大后的無線接收信號進行數(shù)字化并輸出；自動增益控制用處理器，執(zhí)行下列步驟的對從該A/D變換器所輸出的無線接收信號進行解調(diào)的步驟、當從上述A/D變換器所輸出的無線接收信號的功率電平小于預(yù)定的基準電平時，根據(jù)比上述功率電平大于上述基準電平時的變動幅度小的變動幅度，來控制上述可變增益放大器的增益的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動增益控制方法,即使在無線接收信號的輸入功率電平急劇上升的情況下,也能迅速地解除A/D變換器的飽和,并且,即使周期性的電平變動發(fā)生,也能避免控制的不穩(wěn)定。DSP通過從基準電平減去A/D變換器的輸出功率電平來求出差分值。在該差分值為負的時,即,當使可變增益放大器的增益降低時,DSP根據(jù)從差分值所求出的第一增益變動幅度來控制可變增益放大器的增益。當差分值為正的時,即,當使可變增益放大器的增益增大時,DSP根據(jù)小于從差分值所求出的第一增益變動幅度的第二增益變動幅度,來控制可變增益放大器的增益。由此,即使可變增益放大器的輸入功率電平劇增,也能抑制可變增益放大器的輸出功率電平的增大幅度。
文檔編號H03M1/18GK1363138SQ01800342
公開日2002年8月7日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月28日
發(fā)明者林亮司 申請人:三菱電機株式會社