JP2000068769A

JP2000068769A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2000068769A
Application number: JP10231510A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsuda; 篤松田; Kunihiko Goto; 邦彦後藤; Kazuaki Oishi; 和明大石
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-03-03
Also published as: FR2782583B1; KR20000016839A; FR2782583A1; KR100466484B1; TW420902B

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジの小さい信号処理ブロッ
クを使用するにもかかわらず、装置全体としてのダイナ
ミックレンジを大きく取ることが可能な信号処理装置を
得る。【解決手段】この信号処理装置は、入力信号の利得を
制御する第１の利得制御ブロックと、この利得制御ブロ
ックの後段に設けた信号処理ブロックと、信号処理ブロ
ックの出力信号のエネルギーを検出しその検出量に依存
して利得制御ブロックの利得変更量を制御するエネルギ
ー検出ブロックとを具備し、第１の利得制御ブロックに
より信号処理ブロックのダイナミックレンジに対応する
ように、入力信号の振幅を圧縮してこれを信号処理ブロ
ックに入力する構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受信した信号を処
理する信号処理装置に関し、特にＬＳＩによって一体に
構成されかつ自動利得制御回路（以下、ＡＧＣ回路と略
す）を含む信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＧＣ回路は、受信信号（入力信号）の
強度を検出し、その振幅を一定またはそれよりも狭いあ
る範囲に圧縮して出力信号を形成するための回路であ
り、その種々の形態は周知である。図１にこのようなＡ
ＧＣ回路を備える信号処理装置の一例として、携帯電話
に使用される受信装置を示す。図１において、１はバン
ドパスフィルタ、２は利得制御ブロック、３はエネルギ
ー検出ブロックである。

【０００３】この装置において、入力端子５より入力さ
れた信号は、バンドパスフィルタ１によって帯域外ノイ
ズが除去された後、利得制御ブロック２およびエネルギ
ー検出ブロック３からなるＡＧＣ回路４によって、適正
な振幅を有する信号となるように利得が制御される。こ
のようにして利得制御された信号は、出力端子６を介し
て例えば復調回路（図示せず）に入力され、必要な情報
が取り出される。

【０００４】図１の装置では、バンドパスフィルタ１が
利得制御ブロック２の前段にあるため、バンドパスフィ
ルタとしてはそのダイナミックレンジの大きいものを使
用することが前提である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】バンドパスフィルタは
従来ではＬＳＩの外付け部品として使用されていた。し
かしながら近年、各種電子機器の低コスト化、低容積化
のために、各種外付け部品をＬＳＩ内部に組み込んで一
体化する傾向にある。特に携帯電話では低容積化の要求
が大きく、そのためには是非ともバンドパスフィルタを
ＬＳＩ内部に一体化する必要がある。

【０００６】しかしながらバンドパスフィルタをＬＳＩ
に内蔵しようとすると、従来は受動回路であったのに対
して増幅器などを使用した能動回路に成らざるを得ず、
外付け部品のバンドパスフィルタと比較するとそのダイ
ナミックレンジは小さくなる。従って、小さなダイナミ
ックレンジを有するバンドパスフィルタを使用するにも
かかわらず、装置全体としてのダイナミックレンジを大
きく取ることが可能な信号処理装置が必要である。この
ような信号処理装置として、図２に示す構成が考えられ
る。

【０００７】即ち図２に示す装置では、利得制御ブロッ
ク２およびエネルギー検出ブロック３からなるＡＧＣ回
路４の後段にバンドパスフィルタ１を配置した構成を特
徴とする。この装置では、ＡＧＣ回路４をバンドパスフ
ィルタ１の前段に設けることによって、入力信号のダイ
ナミックレンジをバンドパスフィルタ１のダイナミック
レンジに適合する程度に圧縮し、これをバンドパスフィ
ルタ１に入力することができる。そのため、バンドパス
フィルタ１自体のダイナミックレンジが小さくても、装
置全体のダイナミックレンジは大きく取ることができ
る。

【０００８】ところが図２に示す配列の信号処理装置で
は、入力信号中に妨害波が含まれている場合、ＡＧＣ回
路４は妨害波を含んで利得制御を行うため、利得制御中
にバンドパスフィルタ１によって取り出すべき希望波と
妨害波との干渉が起こり、希望波の波形に歪みが生じる
と言う重大な問題が発生する。例えばＰＤＣ（Ｐｅｒｓ
ｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）では、
２５ｋHz間隔で周波数を使用しているが、受信機ではそ
の内の１波のみを受信し、これを音声信号に変換する。
その他の２５ｋHz間隔の信号は全て妨害波として扱う。
そのため妨害波の方が受信の希望波よりも大きくなる場
合がある。

【０００９】バンドパスフィルタは、入力信号のこのよ
うな妨害波を減衰させ、希望波のみを取り出すために設
けられるものである。ところが、図２に示す構成の受信
機では、利得制御ブロック２とエネルギー検出ブロック
３からなるＡＧＣ回路４が、バンドパスフィルタ１の前
段に配置されているので、妨害波を含んだ入力波がこの
ＡＧＣ回路４によって利得制御されることとなる。

【００１０】そのため妨害波の周波数によっては妨害波
同志で相互に干渉し、希望波の周波数帯に相互変調歪み
を生じることがある。例えば、５５０ｋHz、６５０ｋHz
の妨害波は相互に干渉して４５０ｋHzの干渉波を生じる
ことがある。この干渉波と、４５０ｋHzの希望波が合成
され信号歪みを発生するが、この歪みは通過域に存在す
るためバンドパスフィルタ１によって取り除くことがで
きない。

【００１１】この様に、バンドパスフィルタ等の信号処
理ブロックの前段にＡＧＣ回路を配置すると、後段の信
号処理ブロックで除去することが不可能な信号の歪みが
発生し、この装置の信号処理能力を大幅に低下させる事
態が発生する。本発明は、従来装置のこのような欠点を
解決する目的でなされたものであり、入力信号に重大な
信号歪みをもたらすことなく、信号処理ブロックと利得
制御ブロックを一個のＬＳＩ中に組み込むことが可能な
信号処理装置およびこの装置を組み込んだＬＳＩを提供
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、入力信号の
利得を制御する第１の利得制御ブロックと、この利得制
御ブロックの後段に設けた信号処理ブロックと、信号処
理ブロックの出力信号のエネルギーを検出しその検出量
に依存して前記利得制御ブロックの利得変更量を自動制
御するエネルギー検出ブロックとを具備する信号処理装
置によって、達成される。

【００１３】この信号処理装置では、利得制御ブロック
によって入力信号のダイナミックレンジを信号処理ブロ
ックのダイナミックレンジに適応するものに圧縮した
後、これを信号処理ブロックに入力している。そのた
め、信号処理ブロック自体のダイナミックレンジが小さ
くても、装置全体のダイナミックレンジを大きく取るこ
とができる。また、自動利得制御は、信号処理ブロック
の出力信号のエネルギーを検出して行われるので、利得
制御される信号中には妨害波は含まれず、その結果処理
対象となる信号波のみの利得制御を正確に実行すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図３は本発明の構成原理を示すブ
ロック図である。図示する様に本発明の装置は、例えば
電子ボリュームの様な利得制御ブロック２０とエネルギ
ー検出ブロック３０間に、例えば能動型のバンドパスフ
ィルタである信号処理ブロック１０を配置したことをそ
の特徴とする。なお５０は受信信号の入力端子、６０は
出力端子を示し、これらの回路は一個のＬＳＩ１００に
内蔵されている。

【００１５】また信号処理ブロック１０としては、ＬＳ
Ｉ中に内蔵させるためにそのダイナミックレンジが外付
け用の部品に比べて必然的に小さくなる上記能動型のバ
ンドパスフィルタ、またはロウパスフィルタが適用さ
れ、更にハイパスフィルタ等も適用可能である。以上の
様に本発明の装置では、利得制御ブロック２０とエネル
ギー検出ブロック３０との間に信号処理ブロック１０を
配置した構成をその特徴としている。

【００１６】その結果、エネルギー検出ブロック３０は
信号処理ブロック１０によって信号処理された後の信号
についてその振幅検出を行い、信号処理ブロック１０の
前段に配置された利得制御ブロック２０を制御して、検
出された信号波の利得制御を行うので、自動利得制御さ
れる信号は妨害波の影響を受けず、前述の相互変調歪み
等を生じることが無い。

【００１７】従って、外付け用のバンドパスフィルタよ
りもダイナミックレンジが小さい内蔵型バンドパスフィ
ルタを信号処理ブロックとして使用した場合であって
も、装置全体のダイナミックレンジを大きく取りなが
ら、希望波のみを信号歪みを伴うことなく一定の振幅に
自動利得制御することができる。図４は、本発明の第１
の実施例として、例えば携帯電話の受信機として適する
信号処理装置の構成を示すブロック図である。図におい
て２１、２２はデジタルコードで制御される第１、第２
の電子ボリューム、１１は内蔵型のバンドパスフィル
タ、３１はエネルギー検出回路、および７０は復調回路
を示す。なお、５０、６０’は入出力端子であり、また
これらの各構成要素２１、１１、２２、３１および７０
は、一個のＬＳＩ１０１中に組み込まれている。

【００１８】エネルギー検出回路３１は、別個の基準値
ＶＲＨ、ＶＲＬを有する２個の比較器３２、３３と論理
回路３４とで構成されている。このエネルギー検出回路
３１は、例えば検出信号のピーク値を検出するタイプの
回路であっても良い。図５に、入力信号の振幅に対応し
て、どの様に各基準値ＶＲＨ、ＶＲＬを選択するかを示
す。図示するように、基準値ＶＲＨは、入力信号の振幅
がこの値を越える場合、自動利得制御回路により利得を
下げる制御を行うように設定された基準値であり、基準
値ＶＲＬは入力信号の振幅がこの値以下である場合、自
動利得回路により利得を上げる制御を行う様に設定され
た値である。

【００１９】なお入力信号の振幅が基準値ＶＲＨと基準
値ＶＲＬの間に有る場合は、振幅が適正な範囲内にある
と見なして、利得を変えることは無い。論理回路３４
は、比較器３２、３３の出力から信号の振幅レベルが各
基準値ＶＲＨとＶＲＬに対してどの位置に有るかを判定
し、その判定信号を電子ボリューム２１、２２に出力す
る。電子ボリューム２１、２２では、論理回路３４の出
力に基づいて図５に示すように利得制御を実行する。

【００２０】本実施例では、バンドパスフィルタ１１の
前後に第１、第２の電子ボリューム２１、２２が設けら
れている。一般にバンドパスフィルタ１１は大きな遅延
を有し、従ってこのバンドパスフィルタ１１の前段に設
けた電子ボリューム２１は発振しないように遅く制御さ
れる必要がある。一方、第２の電子ボリューム２２につ
いてはバンドパスフィルタ１１の後段にあるためその制
御を遅くする必要はない。

【００２１】従って、エネルギー検出回路３１と第２の
電子ボリューム２２間で早い速度での利得制御を繰り返
し、その制御量の積分値を演算して第１の電子ボリュー
ム２１にフィードバックし、その利得を制御する処理が
可能となる。これによって、バンドパスフィルタ１１の
遅延の影響を最小限に保ちながら、高速での利得制御が
可能となる。

【００２２】図４に示す装置では、そのために電子回路
３４内に、タイマーと第２の電子ボリューム２２の制御
量の積分値を演算する回路、およびその演算値を予め設
定した電子ボリューム２２の利得の収束値と比較し、こ
の比較値に基づいて第１の電子ボリューム２１の利得を
制御する信号を出力する回路を有している。なおこのよ
うな回路は実際は、電子回路を適宜プログラムすること
によって構成することができる。

【００２３】図６は、上記電子回路の動作を示す簡略化
したフローチャートである。図示する様に、第１の制御
段階Ｓ１において、電子ボリューム２２の出力の振幅が
一定となるように、エネルギー検出回路３１と第２の電
子ボリューム２２間で、電子ボリューム２２の利得を自
動的に制御する。この時の第２の電子ボリューム２２の
利得の収束値は予めＧ_Eに設定されている。また第１の
電子ボリューム２１の利得も予め適宜設定されている。

【００２４】次に、第２の制御段階Ｓ２において、エネ
ルギー検出回路３１と第２の電子ボリューム２２間の自
動利得制御をＮ回繰り返し、その時の利得の平均値Ｇ_av
を求める。即ち、Ｇ_av＝（Ｇ₁＋Ｇ₂・・・＋Ｇ_N）／
Ｎを計算する。なおＧ₁、Ｇ ₂・・・Ｇ_Nは電子ボリュ
ーム２２における自動利得制御の各回の利得値を示す。

【００２５】次に、制御段階Ｓ３において、得られたＧ
_avを第２の電子ボリューム２２の利得の収束値Ｇ_Eと比
較し、１）Ｇ_av＜Ｇ_Eの時は第１の電子ボリューム２１の利得
を下げる制御を行う。Ｇ_av＜Ｇ_Eである事は、Ｇ_av＝Ｇ
_Eのときにバンドパスフィルタ１１の入力振幅が適正で
あることを考えると、第２の電子ボリューム２２とエネ
ルギー検出回路３１間で利得を下げる制御が行われてい
ること、即ち入力端子５０に入力された信号の振幅が大
きすぎることを意味している。そのため、第１の電子ボ
リューム２１の利得を下げて、バンドパスフィルタ１１
の出力がより速やかに一定値に収束するようにしてい
る。

【００２６】２）Ｇ_av＝Ｇ_Eの時は、第１の電子ボリュ
ーム２１の利得を変更しない。この状態では、入力信号
の振幅が適正な範囲にあると見なされるためである。３）Ｇ_av＞Ｇ_Eの時は、第１の電子ボリューム２１の利
得を上げる処理を行う。これは、Ｇ_av＞Ｇ_Eの状態で
は、Ｇ_av＝Ｇ_Eのときにバンドパスフィルタ１１の入力
振幅が適正であることを考えると、第２の電子ボリュー
ム２２とエネルギー検出回路３１間で構成される自動利
得制御回路において利得を上げる制御がなされているこ
と、即ち入力信号の振幅が小さすぎることを意味してい
るので、第１の電子ボリューム２１の利得を上げて、バ
ンドパスフィルタ１１の出力がより速やかに一定の振幅
値に達する様にする。

【００２７】なお、図７に、Ｎが５である場合の、上記
第１、第２、第３の制御Ｓ１、Ｓ２Ｓ３のタイミング図
を示す。以上の様に、第２の電子ボリューム２２によ
り、早いスピードで利得制御し、その制御量の平均値を
第１の電子ボリューム２１にフィードバックし、その利
得量を制御する方式を取ることによって、バンドパスフ
ィルタの遅延から生じる問題を回避してより効果的にか
つ速やかに入力信号の利得制御を実行することが可能と
なる。

【００２８】図８は、図３に示すエネルギー検出部３０
の他の実施例の回路図、図９は図８の回路の動作を説明
するための状態遷移図である。この実施例では、エネル
ギー検出ブロック３００における利得変更量が２値（Ｇ
ａ、Ｇｂ、｜Ｇａ｜＞｜Ｇｂ｜）あり、このエネルギー
検出ブロック３００の検出量に依存して利得制御ブロッ
ク２０に対する利得変更量を可変にすることを特徴とし
ている。

【００２９】以下に、図８に示す回路の構成およびその
動作を図９および図１０を参照して説明する。先ずこの
実施例回路では図８に示す様に、入力信号ＳＧに対し
て、Ｖ ₁、Ｖ₂、Ｖ₃およびＶ₄（Ｖ₁＞Ｖ₂＞Ｖ₃＞
Ｖ₄）の４段階のしきい値が設定されている。この各し
きい値は、セレクタ３５によって適宜選択され、第１、
第２の比較器３６、３７の基準入力端子（−）に導入さ
れている。比較器３６、３７の比較入力端子（＋）に
は、バンドパスフィルタ１０を介した信号が入力され
る。３８、３９はホールド回路であり、一定期間比較器
３６、３７の出力を監視し、その出力が１に変化した時
のみその値をホールドする回路である。なお、ホールド
回路３８、３９の出力Ｄ１、Ｄ０は論理回路３４０に入
力される。

【００３０】図９の状態遷移図における各状態Ａ、Ｂ、
Ｃと、セレクタ３５でのしきい値電圧Ｖ₁、Ｖ₂、
Ｖ₃、Ｖ₄の選択状態との関係を、図１０（ａ）に示
す。また、ホールド回路３８、３９の出力Ｄ１、Ｄ０に
おける１、０の組み合わせと、その組み合わせによって
判定される入力信号の振幅の状態、およびその状態での
利得変更量を、図１０（ｂ）に示す。

【００３１】図８に示す回路において、比較器３６、３
７の比較入力端子がセレクタ３５を介してしきい値Ｖ₃
およびＶ₄と接続されている、即ち状態Ａが選択されて
いる場合では、エネルギー検出ブロック３０に入力され
る信号の振幅がしきい値Ｖ₄未満であると、Ｄ１、Ｄ０
は共に０となる。従って、図１０（ｂ）の判定情報に基
づいて、論理回路３４０は入力信号の振幅がその状態Ａ
よりも“下”にあると判定し、利得の変更量Ｇａで利得
を上げ、信号の振幅を拡大する。

【００３２】一方エネルギー検出ブロック３０に入力さ
れる信号の振幅がしきい値Ｖ₄以上Ｖ₃未満の場合はＤ
１は０、Ｄ０は１となり、図１０（ｂ）の判定情報に基
づいて、論理回路３４０は入力信号の振幅が状態Ａと状
態Ｂの“中間”にあると判定し、利得の変更量を＋Ｇｂ
（＜Ｇａ）として利得を変更しながら、しきい値を状態
Ｂに対応するものに変えることにより、状態をＡからＢ
に変更する。

【００３３】更に、エネルギー検出ブロック３０に入力
される信号の振幅がしきい値Ｖ₃以上である場合は、利
得を変えずに（変更量＝０）、しきい値のみを変更して
状態をＡからＢに変える。以下、状態Ｂ、状態Ｃの場合
も、図９の状態遷移図、図１０（ｂ）の判定情報に従っ
て、状態および利得が変更される。なお状態および利得
が変更されると、回路３４０はホールド回路３８、３９
を“０”にリセットする。

【００３４】以上の様にして、エネルギー検出ブロック
３０における検出量に依存して大小２種類の利得変更量
を適宜選択することにより、効率の良い利得制御が可能
となる。なお、図３に示す基本構成を有する本発明の信
号処理装置１００ａは、図１１に示す様に、実際の使用
状態ではその複数段をカスケード接続して一個のＬＳＩ
１００中に組み込むことも可能である。またさらに、図
１２に示す様に本発明の信号処理装置１００を一個のＬ
ＳＩとして携帯電話の受信機１１０内に組み込むことに
よって、容積の小さな携帯電話を実現することが可能で
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上に実施例を上げて述べたように、本
発明では、自動利得制御回路を備えた信号処理装置にお
いて、信号処理ブロックの前段に利得制御ブロックを配
置し、かつこの信号処理ブロックの出力端子から検出し
た信号に対して利得制御を行うので、自動利得制御を受
ける信号中では、入力波中に含まれる妨害波は十分に減
衰している。従って、信号処理ブロックを自動利得制御
回路の後段に配置した従来の信号処理装置の様に、処理
すべき信号中に妨害波による信号歪みが含まれることは
ない。また信号処理ブロックが利得制御ブロックとエネ
ルギー検出ブロック間に配置されているので、信号処理
ブロックのダイナミックレンジが小さくても、装置全体
のダイナミックレンジを大きく取ることができる。従っ
て本発明の装置は、ＬＳＩ中に組み込んだ場合にその効
果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＡＧＣ回路を含む従来の信号処理装置のブロッ
ク図。

【図２】図１の装置をＬＳＩ中に組み込むための、改良
された構成を有する信号処理装置のブロック図。

【図３】本発明の信号処理装置の原理的構成を示すブロ
ック図。

【図４】本発明の信号処理回路の第１の実施例を示すブ
ロック図。

【図５】図４に示す装置の動作説明に供する図。

【図６】図４に示す装置の動作説明のためのフローチャ
ート。

【図７】図４に示す装置の動作説明のためのタイミング
図。

【図８】本発明の第２の実施例にかかるエネルギー検出
ブロックの回路構成を示す図。

【図９】図８に示す回路の動作説明に供する状態遷移
図。

【図１０】図８に示す回路の動作説明に供する図。

【図１１】図３に示す信号処理装置をカスケード接続し
ＬＳＩ中に組み込んだ装置を示す図。

【図１２】本発明の信号処理装置を、携帯電話の受信機
内に組み込んだ状態を示す図。

【符号の説明】

１、１０、１１…バンドパスフィルタ２、２０…利得制御ブロック３、３０、３００…エネルギー検出ブロック４…ＡＧＣ回路５、５０…入力端子６、６０、６０’…出力端子２１…第１の電子ボリューム２２…第２の電子ボリューム３１…エネルギー検出回路３２、３３、３６、３７…比較器３４、３４０…論理回路３５…セレクタ１００、１０１…ＬＳＩ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大石和明神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5J029 AA01 BA05 CA01 CA03 CA07 CA09 CA13 EA02 FA02 5J030 BA03 BB04 BC02 BC03 BC07 BC08 BC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号の利得を制御する第１の利得制
御ブロックと、該利得制御ブロックの後段に設けた信号
処理ブロックと、該信号処理ブロックの出力信号のエネ
ルギーを検出しその検出量に依存して前記利得制御ブロ
ックの利得変更量を自動制御するエネルギー検出ブロッ
クとを具備する、信号処理装置。
【請求項２】前記信号処理ブロックは、バンドパスフ
ィルタ、ロウパスフィルタまたはハイパスフィルタの何
れかである、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】前記信号処理ブロックと前記エネルギー
検出ブロックの間に第２の利得制御ブロックを設けたこ
とを特徴とする、請求項１または２に記載の信号処理装
置。
【請求項４】前記エネルギー検出ブロックは、前記第
２の利得制御ブロックにおける制御量の積分値を演算し
た値によって、前記第１の利得制御ブロックの利得変更
量を制御することを特徴とする、請求項３に記載の信号
処理装置。
【請求項５】前記制御量の積分値の演算は、前記第２
の利得制御ブロックにおける複数回の利得制御における
制御量の平均値を取ることによって行われる、請求項４
に記載の信号処理装置。
【請求項６】前記第１、第２の利得制御ブロックの少
なくとも何れか一方は、デジタルコードで制御される電
子ボリュームであることを特徴とする、請求項１乃至５
の何れか１項に記載の信号処理装置。
【請求項７】前記エネルギー検出ブロックは、前記信
号処理ブロック出力の振幅レベルに依存して少なくとも
２種類の利得変更量の何れかを選択して前記第１または
第１及び第２の利得制御ブロックの利得を制御すること
を特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の信
号処理装置。
【請求項８】前記エネルギー検出ブロックは、前記信
号処理ブロック出力のピーク値を検出して前記第１また
は第１及び第２の利得制御ブロックの利得を制御するこ
とを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の
信号処理装置。
【請求項９】前記第１の利得制御ブロック、信号処理
ブロック、エネルギー検出ブロックは、複数段カスケー
ド接続されていることを特徴とする、請求項１乃至８に
記載の信号処理装置。
【請求項１０】前記第１の利得制御ブロック、信号処
理ブロック、エネルギー検出ブロックは、１個のＬＳＩ
中に組み込まれていることを特徴とする、請求項１乃至
９の何れか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１１】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の信号処理装置を組み込んだ携帯電話の受信装置。