JP4077472B2 - Ａｇｃを用いた無線受信装置および受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線受信装置および受信方法に関し、詳細には受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を高めることによって無線信号の受信を最適化する自動利得制御器（ＡＧＣ）を用いた無線受信装置および受信方法に関する。

残留側波帯（８ＶＳＢ）変調されたデジタル放送信号やその他の放送信号は単一搬送波に信号を伝送する変調方式に基づいて受信される信号であって、多数の信号が周波数帯域を異にする多チャネルを有している。

係る信号は多数チャネルの信号が隣接している。従って、混変調などによるノイズ影響が極めて重要な問題となっている。

混変調とは、非線形素子を含んでいるＲＦ信号の処理過程において、２つの異なる入力周波数信号の高周波（ハーモニック）周波数同士の和および引きから組合された出力周波数成分が出る現象をいう。係る混変調信号は元々信号が妨害されるノイズであって、相互変調ひずみ（ＩＭＤ）とも呼ぶ。

図１は８ＶＳＢ伝送方式のデジタル放送信号の周波数スペクトルを示した波形図である。同図に示したデジタル放送信号は、３つのチャネル（ａ、ｂ、ｃ）のみを示している。同図にて、３つの選局を願望するチャネル区間（ａ、ｂ、ｃ）をインバンド（ｉｎｂａｎｄ）とし、２つを願望するチャネル信号との区間（ｄ、ｅ）をインターバンド（ｉｎｔｅｒ−ｂａｎｄ）とする。

なお、隣接して受信される無線信号は無線空間と受信システムの各装置の非線形により混変調信号が発生するという問題点を抱えている。ｅ区間にて点線部分は要求されるインターバンド信号の大きさであり、実線は混変調によりインターバンド信号の大きさが大になることを示す。混変調信号は、インターバンドでのみ存在するものではないため、インバンド区間にてもそれだけのノイズが含まれていることを意味する。

チャネル上に存在する混変調信号が取除かれない状態で、受信システムのアンテナとＡＧＣ増幅器を通過することによってノイズがそのまま復調回路へ伝達される。願望するチャネルの信号より隣接の周囲チャネルの信号パワーが大きい場合はなおさら深刻である。従って、願望するチャネル信号のみを正確に選別するためには信号対雑音比を改善するための精密な利得調節方法が求められる。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、受信する無線信号の信号対雑音比の測定結果に基づき無線信号を減衰することによって、信号対雑音比を改善するＡＧＣを用いた無線受信装置および受信方法に関する。

前述の目的を達成するために本発明に係るＡＧＣを用いた無線受信装置は、少なくとも１つのチャネルのインバンド信号と該インバンド信号との間のインターバンド信号を含む無縁信号を受信して所定の減衰度に比例するよう減衰する減衰部と、前記減衰部の出力信号を増幅する増幅部と、前記増幅部からの出力信号のうち願望するチャネルのインバンド信号のＳＮＲを測定し、測定結果に応じて前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く維持されるように前記減衰部の減衰度を制御するＳＮＲ調整部と、を含む。

好ましくは、前記ＳＮＲ調整部は、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより大きい場合に前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と同一方向に増減する。

好ましくは、前記ＳＮＲ調整部は、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより小さい場合に前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減する。

なお、前記ＳＮＲ調整部は、前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く、前記減衰部の減衰度が最小値および最高値のいずれか１つと同一であれば、前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することが好ましい。

好ましくは、前記ＳＮＲ調整部は、前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド信号をフィルタリングする第１帯域通過フィルタ部と、前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド隣接のインターバンドの信号をフィルタリングする第２帯域通過フィルタ部と、前記第１帯域通過フィルタ部からフィルタリングしたインバンド信号のパワーを測定する第１ＡＧＣ検出部と、前記第２帯域通過フィルタ部でフィルタリングしたインターバンド信号のパワーを測定する第２ＡＧＣ検出部と、前記第１ＡＧＣ検出部で測定したパワーを信号パワーとし、前記第２ＡＧＣ検出部で測定したパワーをノイズパワーとして前記インバンド信号のＳＮＲを測定し、前記減衰部の減衰度を制御するソルバー（ｓｏｌｖｅｒ）部とを含む。

ここで、前記第１および第２帯域通過フィルタ部は表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタであることが好ましい。

好ましくは、前記無線信号は８ＶＳＢ方式のデジタルＴＶ放送信号である。

好ましくは、前記増幅部とＳＮＲ調整部との間に備えられ、所定の局部発振器の信号を受け取って受信される前記放送信号を選局しようとするチャネルの周波数帯域に周波数変換するミキサー部と、前記ミキサーの出力のうち前記放送信号以外の信号をフィルタリングしてＳＮＲ調整部に伝達するＲＦフィルタ部とを更に含む。

本発明に係るＡＧＣを用いた無線受信装置を備えたチューナ装置は、無線受信装置を含む８ＶＳＢ方式のデジタルＴＶ放送信号のうち願望する放送信号を選局することができる。

さらに、本発明に係るＡＧＣを用いた無線受信装置は、少なくとも１つのチャネルのインバンド信号と該インバンド信号との間のインターバンド信号を含む無縁信号を受信して所定の減衰度で減衰するステップと、前記減衰するステップの出力信号を処理するため適したサイズに増幅するステップと、前記増幅するステップにおいて出力信号のうち願望するチャネルのインバンド信号のＳＮＲを測定し、測定の結果に応じて前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く維持されるように前記減衰部の減衰度を制御するステップとを含む。

好ましくは、前記制御するステップは、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより大きい場合に前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と同一方向に増減する。

なお、前記制御するステップは、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより小さい場合に前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することが好ましい。

ここで、前記制御するステップは、前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く、前記減衰するステップの減衰度が最小値および最高値のうちいずれか１つと同一であれば、前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することが好ましい。

好ましくは、前記制御するステップは、前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド信号をフィルタリングし前記フィルタリングしたインバンド信号をパワーを測定するステップと、前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド隣接のインターバンドの信号をフィルタリングし前記フィルタリングしたインターバンド信号のパワーを測定するステップと、前記インバンド信号のパワーを信号パワーとし、前記インターバンド信号のパワーをノイズパワーとして前記インバンド信号のＳＮＲを測定し、前記減衰するステップの減衰度を制御するステップとを含む。

好ましくは、前記インバンドおよびインターバンドのパワーを測定するステップはＳＡＷフィルタを用いてフィルタリングする。

ここで、前記無線信号は８ＶＳＢ方式のデジタルＴＶ放送信号であることが好ましい。

好ましくは、前記増幅するステップと制御するステップとの間に備えられ、所定の局部発振器信号を受け取って受信される前記放送信号を選局しようとするチャネルの周波数帯域に周波数変換するステップと、前記周波数変換するステップの出力のうち前記放送信号以外の信号をフィルタリングして前記制御ステップに伝達するステップとを更に含む。

本発明によると、多チャネルを含む無線信号が受信システムに含まれることのできる非線形素子などによる混変調信号を含むノイズの影響を減らすと共に、受信信号の信号対雑音比を改善することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。

図２は本発明の一実施の形態に係るＡＧＣを用いた無線受信装置のブロック図である。同図に示したように、受信装置２００は８ＶＳＢ伝送方式のデジタル放送受信システム内に備えることができる。その他の単一搬送波により伝送される多チャネル無線信号の受信システムに備えることも可能である。同図に示した受信装置２００は無線受信システムの中でチューナ装置に含まれるのみならず、受信信号の信号対雑音比を測定し改善するその他の装置にも含まれる。

本発明の受信装置２００は、ＡＧＣ増幅部２１０およびＳＮＲ調整部２３０を有する。

ＡＧＣ磁増幅部２１０は、減衰部２１１および増幅部２１３を有する。

減衰部２１１は、ＳＮＲ調整部２３０の制御によって受信する信号の大きさを減衰させる。受信する信号は願望の信号成分と隣接チャネルの信号による混変調信号などのノイズを含んでいる。しかし、減衰部２１１の減衰により願望の信号と共にノイズも減衰される。

増幅部２１３は減衰部２１１の出力を願望の大きさに増幅させる。

信号に含まれているノイズの混変調信号は主に３次ＩＭＤといった問題を抱えているが、これは増幅部２１３やＡＧＣ増幅部２１０とＳＮＲ調整部２３０との間に含まれることのできる非線型回路（図示せず）を通過しながら発生する。

しかし、減衰部２１１の減衰後に非線形回路を通過すると、３次ＩＭＤは信号に比べて３倍程度少なく増幅される。従って、ＳＮＲが改善される。

ＳＮＲ調整部２３０は、第１帯域通過フィルタ部２３１、第２帯域通過フィルタ部２３３、第１ＡＧＣ検出部２３５、第２ＡＣＧ検出部２３７、およびソルバー（ｓｏｌｖｅｒ）部２３９を含む。

ＳＮＲ調整部２３０は、受信されるチャネルのＳＮＲを測定し、願望するＳＮＲを獲得するために減衰部２１１を制御してノイズの大きさを減衰させる。ＳＮＲ調整部２３０はインバンドに含まれる正確なノイズ測定の代わりにインターバンドのパワーを測定しインバンドに挿入される３次ＩＭＤを含んだノイズの大きさを測定する。

第１帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）部２３１は、受信される多チャネル信号のうち願望するインバンドの信号のみを分離してフィルタリングする。好ましくは、ＳＡＷフィルタがそれに属する。図１におけるａ、ｂ、ｃがインバンド該当し、この中から願望するチャネルのインバンド信号を分離する。

第２帯域通過フィルタ部２３３は、受信される多チャネル信号のうちノイズに該当するインターバンド信号のみを分離してフィルタリングする。好ましくは、ＳＡＷフィルタがそれに属する。図１のｄ、ｅがインターバンドに属する。第１帯域通過フィルタ部２３１がｂをフィルタリングすれば、第２帯域通過フィルタ部２３３はｅをフィルタリングする。

第１ＡＧＣ検出部２３５は第１帯域通過フィルタ部２３１がフィルタリングしたインバンドの信号のパワーを測定する。

第２ＡＧＣ検出部２３７は第２帯域通過フィルタ部２３３がフィルタリングしたインターバンド信号であるノイズパワーを測定する。

ソルバー部２３９は、第１ＡＧＣ検出部２３５および第２ＡＧＣ検出部２３７が測定したインバンド信号とインターバンドのノイズパワーの比を求めることによってインバンド帯域の信号対雑音比を求める。これによって減衰部２１１の減衰度を制御する。

図３は図２のソルバー部の動作を説明するためのフローチャートである。

ソルバー部２３９はＳＮＲを測定し（Ｓ３０１）、予め測定して格納したＳＮＲと比較する（Ｓ３０３）。ソルバー部２３９は、比較の結果、新たに測定したＳＮＲが以前のＳＮＲより高く改善された場合、現在減衰部２１１の減衰度が減衰部２１１の最大および最小減衰度と相違しているかを判断する（Ｓ３０５）。

そして、現在の減衰度が減衰部２１１の最大および最小減衰度と同一でなければソルバー部２３９は現在の減衰度を１段階高めて減衰するよう制御する（Ｓ３０７）。

そして、ソルバー部２３９はＳ３０３の判断結果、新たに測定したＳＮＲが以前のＳＮＲより低い場合、またはＳ３０５の判断結果、現在の減衰度が既に最大若しくは最小減衰度に達した場合は、減衰部２１１が進行していた減衰方向を逆にして減衰度を１段階高めて減衰するよう制御する。即ち、減衰部２１１が現在の１段階ずつ減衰度を増加させたのであれば反対に１段階ずつ減少させ、現在１段階ずつ減衰度を減少させたのであれば反対に１段階ずつ増加させるよう制御する（Ｓ３０９）。

図４は本発明の他の実施形態に係るＡＧＣを用いた無線受信装置のブロック図である。図４の受信装置４００は多チャネル無線信号のなかで願望するチャネルの信号を選局するチューナ装置などで使用され得る。以下、ＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）の規格による８ＶＳＢ変調方式を使用するデジタルＴＶ放送用受信システムに基づいて説明する。

１９９６年１２月２４日アメリカ連邦通信委員会（ＦＣＣ）にて採択されたこの規格の核心要素は、ビデオおよびオーディオ圧縮、伝送などに関し、映像信号はＭＰＥＧ２で、音響および音声信号はＡＣ−３に圧縮し、このような信号を送信する伝送技術としてＶＳＢ技術を使用する。ＶＳＢ変調方式は、単一搬送波に放送信号を伝送する変調方式である。８ＶＳＢ伝送方式デジタル放送信号の周波数スペクトルは図１の波形図と同一である。

図４の受信装置４００は、アンテナ４０１、減衰部２１１、増幅部２１３、ミキサー４０３、ＲＦフィルタ部４０５およびＳＮＲ調整部２３０を含む。ＳＮＲ調整部２３０は第１帯域通過フィルタ部２３１、第２帯域通過フィルタ部２３３、第１ＡＧＣ検出部２３５、第２ＡＧＣ検出部２３７、ソルバー部２３９を含む。

図４の受信装置４００は、図２のＡＧＣ増幅部２１０とＳＮＲ調整部２３０との間に非線形素子であるミキサー４０３とＲＦフィルタ部４０５を更に有する。同図における受信装置４００は図２における受信装置２００と同一に動作するので、同じ参照番号を付し、且つその説明は除く。

デジタルＴＶ放送信号がアンテナ４０１を介して受信されれば、減衰部２１１と増幅部２１３が入力信号の減衰および増幅をソルバー部２３９からフィードバックされ調整を行う。利得が調整された信号は局部発信器の周波数の入力されたミキサー４０３により周波数変換を行った後、ＲＦフィルタ部４０５により中間周波数帯域の信号にフィルタリングされる。

増幅Ｂ２１３を通過した放送信号はミキサー４０３とＲＦフィルタ部４０５を通過しながら隣接チャネルの信号による混変調信号が発生する。この中、３次ＩＭＤを除いてはＲＦフィルタ部４０５により取除かれる。しかし、インバンド信号帯域に含まれる３次ＩＭＤは取除かれないだけでなく、増幅部２１３の増幅により増幅され全体受信信号のＳＮＲが劣化される恐れがある。

しかし、第１および第２帯域通過フィルタ部２３１，２３３、および第１および第２ＡＧＣ検出部２３５、２３７を介してソルバー部２３９がＳＮＲを測定し、これに基づいて減衰部２１１から受信される信号全体を減衰するよう制御する。これによりインバンド帯域に発生する増幅部２１３、ミキサー４０３などで生じる混変調などによるノイズの大きさを著しく減少させることによってＳＮＲを改善することができる。

図５は本発明に係るＡＧＣを用いた無線受信装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図１ないし図４に基づいて本発明の受信装置２００の動作について説明する。図５は図４の受信装置４００を例に挙げて説明する。

アンテナ４０１を介して受信されたデジタル放送信号をソルバー部２３９の制御により減衰部２１１が現在の減衰度に減衰する。そして、増幅部２１３が更に求められるインバンド信号の大きさになるよう増幅する。増幅された信号をミキサー４０３とＲＦフィルタ部４０５を経て中間周波数帯域の放送信号に変える（Ｓ５０１）。

第１帯域通過フィルタ部２３１は、願望するチャネルのインバンド信号をフィルタリングする（Ｓ５０３）。第２帯域塚フィルタ部２３３は、願望するチャネルの隣接インターバンド信号として代表されるノイズをフィルタリングする（Ｓ５０５）。

第１および第２ＡＧＣ検出部２３５、２３７が第１および第２帯域通過フィルタ部２３１，２３３がフィルタリングした信号とノイズのパワーとをそれぞれ測定する（Ｓ５０７）。

第１および第２ＡＧＣ検出部２３５、２３７により測定された信号とノイズのパワーとを用いてソルバー部２３９がＳＮＲを測定する（Ｓ５０９）。そして、予め測定して格納されたＳＮＲと比較しながら減衰部２１１の減衰度を制御すれば、減衰部２１１がこれにより受信されるデジタル放送信号を減衰する（Ｓ５１１）。

係る方法に基づいてＡＧＣを用いた無線受信装置の動作が行われる。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

８ＶＳＢ伝送方式のデジタル放送信号の周波数スペクトルを図示した波形図である。 本発明の一実施の形態に係るＡＧＣを用いた多チャネルＤＴＶ信号受信装置のブロック図である。 図２のソルバー部の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態にかかるＡＧＣを用いた無線受信装置のブロック図である。 本発明に係るＡＧＣを用いた無線受信装置を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２００ 受信装置
２１０ ＡＧＣ増幅部
２１１ 減衰部
２１３ 増幅部
２３０ ＳＮＲ調整部
２３１ 第１帯域通過フィルタ部
２３３ 第２帯域通過フィルタ部
２３５ 第１ＡＧＣ検出部
２３７ 第２ＡＧＣ検出部
２３９ ソルバー部

Claims (17)

1. 少なくとも１つのチャネルのインバンド信号と該インバンド信号との間のインターバンド信号を含む無縁信号を受信して所定の減衰度に比例するよう減衰する減衰部と、
   前記減衰部の出力信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部からの出力信号のうち願望するチャネルのインバンド信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定し、測定結果に応じて前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く維持されるように前記減衰部の減衰度を制御するＳＮＲ調整部と
   を含むことを特徴とする自動利得制御器（ＡＧＣ）を用いた無線受信装置。
2. 前記ＳＮＲ調整部は、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより大きい場合に前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と同一方向に増減することを特徴とする請求項１に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
3. 前記ＳＮＲ調整部は、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより小さい場合に前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することを特徴とする請求項１に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
4. 前記ＳＮＲ調整部は、前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く、前記減衰部の減衰度が最小値および最高値のいずれか１つと同一であれば、前記減衰部の減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することを特徴とする請求項１に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
5. 前記ＳＮＲ調整部は、
   前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド信号をフィルタリングする第１帯域通過フィルタ部と、
   前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド隣接のインターバンドの信号をフィルタリングする第２帯域通過フィルタ部と、
   前記第１帯域通過フィルタ部からフィルタリングしたインバンド信号のパワーを測定する第１ＡＧＣ検出部と、
   前記第２帯域通過フィルタ部でフィルタリングしたインターバンド信号のパワーを測定する第２ＡＧＣ検出部と、
   前記第１ＡＧＣ検出部で測定したパワーを信号パワーとし、前記第２ＡＧＣ検出部で測定したパワーをノイズパワーとして前記インバンド信号のＳＮＲを測定し、前記減衰部の減衰度を制御するソルバー（ｓｏｌｖｅｒ）部と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
6. 前記第１および第２帯域通過フィルタ部は表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタであることを特徴とする請求項５に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
7. 前記無線信号は残留側波帯（８ＶＳＢ）方式のデジタルＴＶ放送信号であることを特徴とする請求項１に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
8. 前記増幅部とＳＮＲ調整部との間に備えられ、所定の局部発振器の信号を受け取って受信される前記放送信号を選局しようとするチャネルの周波数帯域に周波数変換するミキサー（ｍｉｘｅｒ）部と、
   前記ミキサーの出力のうち前記放送信号以外の信号をフィルタリングしてＳＮＲ調整部に伝達するＲＦフィルタ部と
   を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のＡＧＣを用いた無線受信装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の無線受信装置を含む８ＶＳＢ方式のデジタルＴＶ放送信号のうち願望する放送信号を選局するチューナ装置。
10. 少なくとも１つのチャネルのインバンド信号と該インバンド信号との間のインターバンド信号を含む無縁信号を受信して所定の減衰度で減衰するステップと、
    前記減衰するステップの出力信号を処理するため適したサイズに増幅するステップと、
    前記増幅するステップにおいて出力信号のうち願望するチャネルのインバンド信号のＳＮＲを測定し、測定の結果に応じて前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く維持されるように前記減衰部の減衰度を制御するステップと
    を含むことを特徴とするＡＧＣを用いた無線受信方法。
11. 前記制御するステップは、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより大きい場合に前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と同一方向に増減することを特徴とする請求項１０に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
12. 前記制御するステップは、測定したＳＮＲが予め測定したＳＮＲより小さい場合に前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することを特徴とする請求項１０に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
13. 前記制御するステップは、前記ＳＮＲが予め測定されたＳＮＲより高く、前記減衰するステップの減衰度が最小値および最高値のうちいずれか１つと同一であれば、前記減衰するステップの減衰度を以前の増減方向と反対方向に増減することを特徴とする請求項１０に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
14. 前記制御するステップは、
    前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド信号をフィルタリングし前記フィルタリングしたインバンド信号をパワーを測定するステップと、
    前記受信信号のうち願望するチャネルのインバンド隣接のインターバンドの信号をフィルタリングし前記フィルタリングしたインターバンド信号のパワーを測定するステップと、
    前記インバンド信号のパワーを信号パワーとし、前記インターバンド信号のパワーをノイズパワーとして前記インバンド信号のＳＮＲを測定し、前記減衰するステップの減衰度を制御するステップとを含むことを特徴とする請求項１０に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
15. 前記インバンドおよびインターバンドのパワーを測定するステップはＳＡＷフィルタを用いてフィルタリングすることを特徴とする請求項１４に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
16. 前記無線信号は８ＶＳＢ方式のデジタルＴＶ放送信号であることを特徴とする請求項１０に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。
17. 前記増幅するステップと制御するステップとの間に備えられ、所定の局部発振器信号を受け取って受信される前記放送信号を選局しようとするチャネルの周波数帯域に周波数変換するステップと、
    前記周波数変換するステップの出力のうち前記放送信号以外の信号をフィルタリングして前記制御ステップに伝達するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載のＡＧＣを用いた無線受信方法。

Images