(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信し、受信信号として出力するアンテナと、
前記受信信号を周波数変換及び増幅して第１信号を出力する無線信号処理部と、
前記第１信号の電力値を計算して電力値信号を出力する電力計算部と、
前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出し、且つ前記検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第１検出信号を出力する、第１検出部と、
前記第１信号と既知の信号との相関に応じた相関値信号を出力する相関検出部と、
前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出し、且つ前記検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第２検出信号を出力する、第２検出部と、
前記第１検出信号及び前記第２検出信号を供給され、且つ供給された前記第１検出信号と前記第２検出信号とのいずれかを選択的に出力する、選択部と、
前記選択部の出力信号を用いて前記第１信号からデータ信号を復元する復調部と、
を具備することを特徴とする無線通信機。
【請求項２】
前記無線信号処理部が、
アナログの前記受信信号をベースバンド信号へと変換する無線回路と、
前記無線回路の出力信号を所定の利得で増幅する利得制御回路と、
前記利得制御回路の出力信号をディジタル信号へと変換して前記第１信号を出力するアナログ・ディジタル変換回路と、
前記第１信号を評価し、且つ前記利得制御回路の出力信号の振幅が前記アナログ・ディジタル変換回路のディジタル変換できる範囲を越えないように前記利得制御回路の前記利得を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
【請求項３】
前記制御回路が、第１有効期間に亘って第１通知信号を前記選択制御部に供給し、且つ第２有効期間に亘って第２通知信号を前記選択制御部に供給する機能をさらに具備し、
前記選択部が、前記第１通知信号を供給されている間に前記第１検出信号を供給された場合に前記第１検出信号を出力し、前記第２通知信号を供給されている間に前記第２検出信号を供給された場合に前記第２検出信号を出力する機能を具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信機。
【請求項４】
前記第１有効期間は、前記利得の制御による影響が、前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することに及ばない期間であり、
前記第２有効期間は、前記利得の制御による影響が、前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することに及ばない期間である
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信機。
【請求項５】
前記第１検出部が、
前記電力値信号を第１期間に亘って平滑化する第１平滑化回路と、
前記電力値信号を前記第１期間より長い第２期間に亘って平滑化する第２平滑化回路と、
前記第２平滑化回路の出力信号から前記第１平滑化回路の出力信号を減じた結果が第１基準値より大きい場合に前記第１検出信号を出力する第１比較回路と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項６】
前記第２検出部が、
前記相関値信号を第３期間に亘って平滑化する第３平滑化回路と、
前記第３平滑化回路の出力信号から設定値を減じた結果が第２基準値より大きい場合に前記第２検出信号を出力する第２比較回路と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項７】
前記第２検出部が、
前記相関値信号を第３期間に亘って平滑化する第３平滑化回路と、
前記相関値信号を前記第３期間より長い第４期間に亘って平滑化する第４平滑化回路と、
前記第４平滑化回路の出力信号から前記第３平滑化回路の出力信号を減じた結果が第２基準値より大きい場合に前記第２検出信号を出力する第２比較回路と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項８】
前記選択部が、前記第１検出信号または前記第２検出信号を出力する際に前記受信信号の待ち受け状態の終了の旨の第３通知信号を前記制御回路に供給することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項９】
前記制御回路が、前記待ち受け状態の間、前記受信信号の変化に応じて前記利得の制御を逐次行うことを特徴とする請求項８に記載の無線通信機。
【請求項１０】
前記相関検出部が、整合フィルタであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１１】
前記無線通信機が、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線通信機であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１２】
アンテナにより受信された受信信号を周波数変換及び増幅して第１信号を出力し、
前記第１信号の電力値を計算して電力値信号を出力し、
前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出して、この検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第１検出信号を出力し、
前記第１信号と既知の信号との相関に応じた相関値信号を出力し、
前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出して、この検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第２検出信号を出力し、
前記第１検出信号と前記第２検出信号とのいずれかを選択して出力し、
前記第１検出信号または前記第２検出信号のいずれかを用いて前記第１信号からデータ信号を復元する、
ことを具備することを特徴とする無線通信機の制御方法。
【請求項１３】
前記第１信号を出力することが、
アナログの前記受信信号をベースバンド信号へと変換し、
前記ベースバンド信号へと変換された信号を所定の利得で増幅し、
前記増幅された信号をディジタル信号へと変換して前記第１信号を出力し、
前記第１信号を評価し、前記利得制御回路の出力信号の振幅が前記アナログ・ディジタル変換回路のディジタル変換できる範囲を越えないように前記利得を制御する、
ことを具備することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１４】
前記無線通信機の制御方法が、
第１有効期間に亘って前記選択制御部に第１通知信号を出力し、
第２有効期間に亘って前記選択制御部に第２通知信号を出力する、
ことをさらに具備し、
前記第１検出信号と前記第２検出信号とのいずれかを選択して出力することが、
前記第１通知信号が出力されている間に前記第１検出信号が出力された場合に前記第１検出信号を出力し、
前記第２通知信号が出力されている間に前記第２検出信号が出力された場合に前記第２検出信号を出力する、
ことを具備することを特徴とする請求項１３に記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１５】
前記第１有効期間は、前記利得の制御が前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することに影響が及ばない期間であって、
前記第２有効期間は、前記利得の制御が前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することに影響が及ばない期間である
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１６】
前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することが、
前記電力値信号を第１期間に亘って平滑化して第１平滑化信号を出力し、
前記電力値信号を前記第１期間より長い第２期間に亘って平滑化して第２平滑化信号を出力し、
前記第２平滑化信号から前記第１平滑化信号を減じた結果が第１基準値より大きい場合に前記第１検出信号を出力する、
ことを具備することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１７】
前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することが、
前記相関値信号を第３期間に亘って平滑化して第３平滑化信号を出力し、
前記第３平滑化信号から所定の設定値を減じた結果が第２基準値より大きい場合に前記第２検出信号を出力する、
ことを具備することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１８】
前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出することが、
前記相関値信号を第３期間に亘って平滑化して第３平滑化信号を出力し、
前記相関値信号を前記第３期間より長い第４期間に亘って平滑化して第４平滑化信号を出力し、
前記第４平滑化信号から前記第３平滑化信号を減じた結果が第２基準値より大きい場合に前記第２検出信号を出力する、
ことを具備することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の無線通信機の制御方法。
【請求項１９】
前記無線通信機の制御方法が、前記第１検出信号または第２検出信号を出力する際に、前記利得の制御を終了させることをさらに具備することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかに記載の無線通信機の制御方法。
【請求項２０】
前記無線通信機の制御方法が、前記利得の制御が終了するまでの間は前記受信信号の変化に応じて前記利得の制御を逐次行うことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば無線通信に関し、特に無線通信機の受信部での受信信号の先頭検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信において、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）によるＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく規格が知られている。この規格に基づくシステムの受信部の概略を以下に説明する。
【０００３】
図８は、上記規格に基づく無線通信機の受信部の一般的な構成を概略的に示す機能ブロック図である。アンテナ１０２ａまたは１０２ｂにより受信された信号は無線部１０３において周波数変換および増幅される。無線部１０３の出力信号は、自動利得制御部１０５において所定の利得で増幅される。自動利得制御部１０５の出力信号は、アナログ・ディジタル変換部１０６においてディジタル信号に変換される。アナログ・ディジタル変換部１０６の出力信号は、帯域フィルタ部１０７、自動周波数制御部１０８を経て、復調処理部１０９においてデータのビット列へと復調される。
【０００４】
また、信号先頭検出部１１０は、受信信号の先頭の検出を行う。制御部１１２は、無線部１０３におけるアンテナダイバシチを制御する。制御部１１２はまた、アナログ・ディジタル変換部１０６への入力信号の振幅が、アナログ・ディジタル変換部１０６の対応範囲に収まるように、自動利得制御部１０５での利得の調整を行う。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格等の無線通信においては、無線信号の先頭に、データ信号に先立ってプリアンブルが付加される。プリアンブルは、ある周期を有する既知のパターンが所定数結合された形態を有する。プリアンブルは、信号先頭検出、自動利得制御、アンテナダイバシチ制御、同期捕捉、自動周波数制御、等に使用される。
【０００６】
アンテナダイバシチを行うために、制御部１１２はアンテナ１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれの受信信号のプリアンブルの電力の平均を求める。受信電力の平均を求めるためには、プリアンブルの特質を考慮してある程度の期間を要する。
【０００７】
さらに、プリアンブルを用いて同期捕捉および自動周波数制御を行う場合、これらの動作に先立ってアンテナダイバシチ制御が終了している必要がある。すなわち、プリアンブルの早い段階でアンテナダイバシチを完了していなければならない。
【０００８】
このように、プリアンブルで行うべき処理が多いため、できるだけ早期にプリアンブル信号の先頭、すなわち受信信号の先頭を検出する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第６，３６３，１２７号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の信号先頭検出方法として、例えば、異なる２つの期間に亘って信号の電力平均値を求め、それらの平均値の差分と基準値とを用いて立ち上がりを検出する方法が用いられる。また、一般に受信信号には、希望波以外の雑音が混入することが知られている。雑音の影響を除去するには、電力平均値を求める際の平均期間を長くすることが行われる。特に、信号対雑音比(Signal Nose Ration: SNR)が低い場合、長期間に亘って平均を取る必要がある。このため、早期に受信信号の先頭を検出することは困難である。
【００１１】
また、制御部１１２が自動利得制御部１０５へ制御信号を供給後、自動利得制御部１０５の利得の制御が安定するまでにもある程度の時間が必要である。このため、この制御が終了するまでの間は受信信号の先頭を検出することはできない。
【００１２】
また、自動利得制御部１０５の利得は、受信信号の待ち受け時、すなわち受信信号の先頭を検出するまでの間、固定されている。また、アナログ・ディジタル変換部１０６の対応範囲は有限である。これらの理由より、受信信号のレベルによっては、アナログ・ディジタル変換部１０６に、対応範囲外の信号が供給される。その結果、アナログ・ディジタル変換部１０６の出力信号が飽和してしまう。特に、受信信号の雑音のレベルが高く、アナログ・ディジタル変換部１０６の出力信号において雑音レベルが飽和に近い場合、希望波の電力平均値が飽和によって頭打ちになる。すると、電力平均値の差分が基準値以下となり、受信信号の先頭検出ができない。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、信号対雑音比によらず、早期に受信信号の先頭の検出が可能な無線通信機及びその制御方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下に示す手段を用いている。
【００１５】
本発明の第１の視点による無線通信機は、無線信号を受信し、受信信号として出力するアンテナと、前記受信信号を周波数変換及び増幅して第１信号を出力する無線信号処理部と、前記第１信号の電力値を計算して電力値信号を出力する電力計算部と、前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出し、且つ前記検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第１検出信号を出力する、第１検出部と、前記第１信号と既知の信号との相関に応じた相関値信号を出力する相関検出部と、前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出し、且つ前記検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第２検出信号を出力する、第２検出部と、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を供給され、且つ供給された前記第１検出信号と前記第２検出信号とのいずれかを選択的に出力する、選択部と、前記選択部の出力信号を用いて前記第１信号からデータ信号を復元する復調部と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の視点による無線通信機の制御方法は、アンテナにより受信された受信信号を周波数変換及び増幅して第１信号を出力し、前記第１信号の電力値を計算して電力値信号を出力し、前記電力値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出して、この検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第１検出信号を出力し、前記第１信号と既知の信号との相関に応じた相関値信号を出力し、前記相関値信号を用いて前記受信信号の先頭を検出して、この検出の結果に応じて前記受信信号の先頭位置の情報を含む第２検出信号を出力し、前記第１検出信号と前記第２検出信号とのいずれかを選択して出力し、前記第１検出信号または前記第２検出信号のいずれかを用いて前記第１信号からデータ信号を復元する、ことを具備する。
【００１７】
更に、本発明に係る実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信機の受信部１を概略的に示す機能ブロック図である。受信部１は、アンテナダイバシチを行うために例えば２つのアンテナ２ａ及び２ｂを有する。アンテナダイバシチでは、アンテナ２ａまたは２ｂのうち、電波の受信状態の良い方を選択する。これにより、アンテナを１つとした場合より、良好な受信環境を得ることができる。
【００２０】
アンテナ２ａ及び２ｂはアナログの無線信号を受信する。アンテナ２ａ及び２ｂは、出力信号（受信信号）を無線信号処理部１４に供給する。無線信号処理部１４は、受信信号の周波数変換、増幅等を行い、第１信号２５を出力する。無線信号処理部１４は、例えば図１に示すように、無線回路部（無線回路）３、自動利得制御部（利得制御回路）６、アナログ・ディジタル変換部（アナログ・ディジタル変換回路）７、帯域フィルタ部８を具備する。無線回路部３はさらに、例えば無線周波数増幅部４と中間周波数増幅部５とを具備する。
【００２１】
無線信号処理部１４において、受信信号は無線周波数増幅部４に供給される。無線周波数増幅部４は、搬送に適した周波数の搬送波を適当な中間周波数の信号へと変換する。無線周波数増幅部４はまた、後述する制御部（制御回路）１３からの制御信号３０に応じて、アンテナ２ａまたは２ｂのいずれかからの信号が出力されるように切換制御を行う。無線周波数増幅部４は、中間周波数へ変換された受信信号を出力信号２１として出力する。
【００２２】
無線周波数増幅部４の出力信号２１は、中間周波数増幅部５に供給される。中間周波数増幅部５は、信号２１をベースバンド信号へと変換し、変換された信号を出力信号２２として出力する。
【００２３】
中間周波数増幅部５の出力信号２２は、自動利得制御部６に供給される。自動利得制御部６は、信号２２が後述するアナログ・ディジタル変換部７において適切にディジタル信号へと変換されるように、信号２２に対する利得を調整する。すなわち、自動利得制御部６の出力信号をアナログ・ディジタル変換部７がディジタル信号に変換した結果、ディジタル信号が飽和しないように、受信信号の利得が調整される。この利得の調整は、後述する制御部１３からの信号３１により制御される。自動利得制御部６は、適当な利得で増幅された信号２３を出力する。
【００２４】
自動利得制御部６の出力信号２３は、アナログ・ディジタル変換部７に供給される。アナログ・ディジタル変換部７は、信号２３をディジタル信号へと変換する。アナログ・ディジタル変換部７は、ディジタル信号へと変換された出力信号２４を出力する。
【００２５】
アナログ・ディジタル変換部７の出力信号２４は、帯域フィルタ部８に供給される。帯域フィルタ部８は、供給された信号２４を濾波し、所定の周波数帯域以外の成分を除去する。これは、所望のチャネルの信号に隣接する他のチャネルの周波数成分を除去するためである。帯域フィルタ部８として、典型的には有限インパルス応答フィルタが用いられる。帯域フィルタ部８は濾波された信号（第１信号）２５を出力する。
【００２６】
帯域フィルタ部８の出力信号２５は、復調部１５に供給される。復調部１５は、後述する信号先頭検出部１１からの信号等を用いて信号２５からデータ信号を復元する。復調部１５は、例えば自動周波数制御部９、復調処理部１０、同期捕捉部１２を具備する。
【００２７】
信号２５は、復調部１５において、自動周波数制御部９に供給される。自動周波数制御部９は、アンテナ２ａ、２ｂにより受信された信号の時間当たりの位相回転を修正する。具体的には、先ず、後述する同期捕捉部１２の出力信号２８に基づいて、自動周波数制御部９は、送信機から送信信号が送信され受信機に受信されるまでの伝送路中における単位時間当たりの位相回転量（周波数オフセット）を推定する。次に、この推定の結果に基づいて信号２５の位相を適宜回転させる。この結果、受信信号の時間当たりの位相回転が修正される。自動周波数制御部９は、位相制御された信号２６を出力する。
【００２８】
自動周波数制御部９の出力信号２６は、復調処理部１０に供給される。復調処理部１０は同期捕捉部１２からの出力信号２８を用いて、信号２６からデータのビット列を生成する。これにより復調された受信データが抽出される。
【００２９】
帯域フィルタ部８の出力信号２５はまた、信号先頭検出部１１に供給される。信号先頭検出部１１は、後述する方法により受信信号の先頭位置を検出する。そして、信号先頭検出部１１は、受信信号の先頭位置の情報が含まれた出力信号２７を出力する。信号先頭検出部１１はまた、先頭位置の検出が終了すると、その旨の信号２９を制御部１３に供給する。
【００３０】
信号先頭検出部１１の出力信号２７は、同期捕捉部１２に供給される。同期捕捉部１２には、帯域フィルタ部８の出力信号２５もまた供給される。同期捕捉部１２は、出力信号２７に含まれる、受信信号の先頭位置の情報に基づいて、信号２５の同期捕捉を行う。すなわち、受信信号のデータ部分の始まりを検出する。同期捕捉部１２は、その結果としてのタイミング情報が含まれた信号２８を出力する。出力信号２８は自動周波数制御部９及び復調処理部１０に供給される。
【００３１】
帯域フィルタ部８の出力信号２５はまた、制御部１３に供給される。制御部１３は、無線周波数増幅部４におけるアンテナ切換を制御する。すなわち、アンテナ２ａ及び２ｂのそれぞれの電力の平均値を計算し、それぞれを評価する。その結果、より良好な受信状態のアンテナ２ａまたは２ｂを選択する。そして、その旨の制御信号３０を無線周波数増幅部４に供給する。
【００３２】
制御部１３はまた、制御信号３１により、前述したように自動利得制御部６の利得の調整を制御する。
【００３３】
次に、信号先頭検出部１１について説明する。図２は、信号先頭検出部１１を概略的に示す機能ブロック図である。帯域フィルタ部８の出力信号２５は、電力計算回路部（電力計算部）４１および相関検出回路部（相関検出部）４５に供給される。
【００３４】
電力計算回路部４１は、１サンプル当たりの電力値を計算する。そして、１サンプル毎の電力値の情報を含む信号６１を順次出力する。
【００３５】
ところで、ある所定の期間の信号の電力の平均値より、当該期間と異なる期間の信号の電力平均値が大きくなったことを検知することにより、希望波の到来を推定できることが知られている。これを用いて、受信信号の先頭を検出することができる。すなわち、信号６１は第１検出部Ｄ１に供給され、第１検出部Ｄ１は信号６１を用いて受信信号の先頭を検出する。次いで、第１検出部部Ｄ１は、受信信号の先頭位置の情報を含む検出信号６２を出力する。
【００３６】
以下に、第１検出部Ｄ１における先頭検出の具体的な方法を示す。第１検出部Ｄ１は、例えば第１平滑化回路部（第１平滑化回路）４２、第２平滑化回路部（第２平滑化回路）４３、第１比較回路部４４を具備する。第１検出部Ｄ１において、信号６１は第１および第２平滑化回路部４２，４３に供給される。
【００３７】
第１平滑化回路部４２は、受信信号の現時点から至近のサンプルの所定数分の期間（第１期間）に亘っての電力値を平滑化し、平滑化された結果（電力平均値ＰＳ）としての信号６３を出力する。平滑化の方法として、統計的処理を用いることができ、例えば相乗平均により平滑化することができる。また、平滑化するサンプルの数は、例えば現時点から８サンプル前までとすることができる。こうすることにより、現時点の直前でかつ短期的な、受信信号の電力平均値を求めることができる。
【００３８】
第２平滑化回路部４３は、第１平滑化回路部４２と異なる位置及び期間分のサンプルを平滑化する。平滑化する期間（第２期間）は、例えば第１平滑化回路部４２での平滑化の期間より長くされる。平滑化された結果（電力平均値ＰＬ）としての信号６４が、第２平滑化回路部４３から出力される。平滑化の方法は、第１平滑化回路部４２と同様とすることができる。第２平滑化回路部４３では、例えば現時点の３２サンプル前から６４サンプル前までの３２サンプルの相乗平均を求めるようにすることができる。こうすることにより、受信信号の電力平均値の長期的な傾向を求めることができる。
【００３９】
信号６３、信号６４は第１比較回路部４４に供給される。第１比較回路部４４は、電力平均値ＰＳが、電力平均値ＰＬより一定基準（第１基準値）以上大きくなったか否かを判定する。この判定は、例えば、電力平均値ＰＳより電力平均値ＰＬを減じて、その差分が第１基準値を上回ったか否かを判定することにより行うことができる。差分が第１基準値を上回ったと判定された場合、第１比較回路部４４は、信号の先頭を検出した旨の情報を含む信号（第１検出信号）６２を出力する。
【００４０】
一方、相関検出回路部４５は、受信信号とプリアンブルのパターンとの相関関係に応じた信号を出力する。すなわち、先ず、プリアンブルのパターン（既知の信号）が相関検出回路部４５に予め入力されている。相関検出回路部４５は、この既知のプリアンブルのパターンと、受信信号との相関関係を求め、その結果を含む信号６５を出力する。相関関係の情報は、例えば１サンプルごとに順次求められ、順次出力される。相関検出回路部４５として、例えば整合フィルタ回路を用いることができる。
【００４１】
ところで、ある既知の信号パターンとこの既知の信号パターンを含む受信信号との相関を求め、この相関を評価することにより、受信信号の先頭を検出できることが知られている。すなわち、第２検出部は、例えば信号６５と既知のパターンとの相関値を統計的に処理（平均を求める処理）しこの相関値が突出している個所を受信信号の先頭として検出する。次いで、受信信号の先頭位置情報を含む信号６６を出力する。
【００４２】
以下に、第２検出部Ｄ２における先頭検出の具体的な方法を示す。先ず第２検出部Ｄ２は、例えば第３平滑化回路部（第３平滑化回路）４６、第２比較回路部４８を具備する。第２検出部Ｄ２において、信号６５は第３平滑化回路部４６に供給される。第３平滑化回路部４６は、複数サンプルの期間（第３期間）に対して統計的処理を行うことにより、平滑化処理を行う。第３平滑化回路部４６は、平滑化された結果（相関平均値ＣＳ）としての信号６７を出力する。この平滑化処理として例えば相加平均を用いることができる。また、統計的処理を行う期間としては、例えば２乃至３サンプルでよい。
【００４３】
第３平滑化回路により統計的処理を行う理由は以下の通りである。すなわち、送信機と受信機の間でクロックの同期が取れている場合、相関検出回路部４５の出力を時間軸に沿って観察すると相関が高い点で１つのピークを生じる。一方、送信機と受信機でのクロックにずれが生じると、本来のピークより低く、且つ２つ以上のピークが発生する場合がある。このため、第３平滑化回路部４６において短期間の平均を取ることにより、クロックのずれが発生した場合にも、相関値を用いて受信信号の先頭を検出できる。
【００４４】
信号６７は、第２比較回路部４８に供給される。第２比較回路部４８は、相関平均値ＣＳと設定値とを比較する。その結果、相関平均値ＣＳから設定値を減じた値が、所定の基準値（第２基準値）より大きくなった場合、信号の先頭を検出したものとすることができる。第２比較回路部４８は、信号の先頭を検出した場合、その旨の信号（第２検出信号）６６を出力する。
【００４５】
信号６２及び信号６６は、選択制御回路部（選択部）４９に供給される。選択制御回路部４９にはまた、制御部１３の出力信号３２ａ、３２ｂが供給される。選択制御回路部４９は、信号６２及び信号６６のいずれかを以下の条件に従って出力する。
【００４６】
まず、選択制御回路部４９は、利得の調整が電力値及び相関値を用いた先頭検出の結果に影響を及ぼす期間内は、第１検出信号６２及び第２検出信号６６を出力しない。この期間は、例えば、自動利得制御部６での利得の調整が開始されるのに合わせて、図示せぬタイマ等を起動させることにより求めることができる。なお、利得の調整が相関値を用いた先頭検出に影響が及ぶ期間（第１待機期間）は、電力を用いたもの（第２待機期間）より一般に短いことが知られている。
【００４７】
例えば制御部１３において、自動利得制御部６での利得の調整が開始されたことに対応して、タイマによって第１待機期間及び第２待機期間が計測される。制御部１３は、第１待機期間が満了し、且つ利得の調整が電力値を用いた先頭検出に影響を及ぼす期間が再び開始するまでの期間（第１有効期間）に亘って、その旨の第１通知信号３２ａを選択制御回路部４９に供給する。同様に、第２待機期間が満了し、且つ利得の調整が相関値を用いた先頭検出に影響を及ぼす期間が再び開始するまでの期間（第２有効期間）に亘って、その旨の第２通知信号３２ｂを選択制御回路部４９に供給する。
【００４８】
選択制御回路部４９は、第１通知信号３２ａを供給されている間に第１検出信号６２を供給される（第１条件）か、第２通知信号３２ｂを供給されている間に第２検出信号６６を供給される（第２条件）か、のうち先に条件を満たした方の検出信号を信号２７として出力する。すなわち、第１条件を先に満たした場合、第１検出信号６２が信号２７として出力され、第２条件を先に満たした場合、第２検出信号６６が信号２７として出力される。これにより信号待ち受け状態が終了する。また、選択制御回路部４９は、信号待ち受け状態が終了した旨の第３通知信号２９を、制御部１３に供給する。
【００４９】
信号先頭検出部１１での信号待ち受け状態の終了後、例えば通信ネットワークプロトコルの上位層の判断によって、信号のフレームの受信が終了したことが検知される。そして、その旨の信号が選択制御回路部４９に通知される。この結果、信号先頭検出部１１は、信号待ち受け状態に復帰する。または、受信信号の電力平均値の立ち下がりを検知することにより、フレームの受信の終了を判断することも可能である。
【００５０】
図３は、受信信号の待ち受け時における自動利得制御の方法を説明するための図である。図３において、実線５１は、受信信号がアナログ・ディジタル変換部７、帯域フィルタ８を経て、さらに制御部１３内の図示せぬ平滑化回路部により、平均化された後の状態を示している。なお、制御部１３内の平滑化回路部は、信号先頭検出部１１内の平滑化回路部と共用することが可能である。
【００５１】
この実線５１に示す信号を用いて利得の制御が行われる。また、図３において、５２は、アナログ・ディジタル変換部７の対応範囲を示している。すなわち、アナログ・ディジタル変換部７は、入力されたアナログ信号の電力値ｄから電力値ａまでをディジタル信号に変換できる。なお、対応範囲５２の電力値ｂ及びｃは、自動利得制御を行う際に目安として用いられる値である。
【００５２】
まず、上記したように、自動利得制御部６による利得の変換、アナログ・ディジタル変換部７によるディジタル信号への変換、帯域フィルタ部８による濾波が行われた信号２５が制御部１３に供給される。次いで、制御部１３において、信号２５が平均化される。平均化された信号５１が、範囲５２の電力値ｂからｃの間にある場合（図３の値Ｌに対応）、制御部１３は自動利得制御部６の利得を維持する。
【００５３】
一方、受信信号の値が変化し、信号５１が、値Ｈとなったとする。制御部１３は、信号５１の値が電力値ｂを越えたことを検知する。次に、制御部１３は自動利得制御部６での利得を適切に制御する制御信号３１を出力する。この結果、信号５１の値が変化することにより、信号５２と範囲５２との相対的な関係が変化する（対応範囲５２´）。これにより、制御部１３は、信号５１が範囲５２´の電力値ｂ´からｃ´の間に収まるように、自動利得制御部６での利得を調整する。
【００５４】
図４は、受信信号の待ち受け時における自動利得制御の方法を概念的に説明するための図である。図４において、実線５３は、希望波の伝送路中での実際の平均電力である。図４に示すように、概念的には、希望波の伝送路中での平均電力が、アナログ・ディジタル変換部７の対応範囲５４、５４´、５４´´に収まるように、利得が逐次制御される。
【００５５】
図５は、本発明の第１実施形態に係る無線機の利得制御の処理を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１において信号待ち受け状態であるか否かが判断される。信号待ち受け状態時でない場合、処理が終了する。信号待ち受け状態である場合、ステップＳ２において、受信信号がある利得で増幅された後、増幅された受信信号の電力値が計算される。次に、ステップＳ３において電力値の平均が算出される。次に、ステップＳ４において、ステップＳ２での利得が適正か否かが判断される。利得が適正であった場合、処理はステップＳ１に移行する。一方、利得が適正でなかった場合、ステップＳ５において、利得の調整が行われる。
【００５６】
図６は、本発明の第１実施形態に係る無線機の信号先頭検出の処理を示すフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ１１において、信号待ち受け状態であるか否かが判断される。信号待ち受け状態時でない場合、処理が終了する。一方、信号待ち受け状態時である場合、ステップＳ１２において受信信号の電力値が計算される。次に、ステップＳ１３において、上記した第１期間、第２期間に亘る電力平均値ＰＳ、ＰＬが算出される。次に、ステップＳ１４において、電力平均値ＰＳから電力平均値ＰＬを減じた結果が、第１基準値未満であった場合、処理はステップＳ１１に移行する。一方、電力平均値ＰＳから電力平均値ＰＬを減じた結果が第１基準値以上であった場合、第１検出信号６２を出力する（ステップＳ１５）。次に、ステップＳ１６において、第１有効期間中であるか否かが判断される。第１有効期間中でない場合、ステップＳ１６が繰り返される。一方、第１有効期間中である場合、ステップＳ３１に移行する。
【００５７】
同様に、ステップＳ２１において、信号待ち受け状態であるか否かが判断される。信号待ち受け状態時でない場合、処理が終了する。一方、信号待ち受け状態時である場合、ステップＳ２２において受信信号の相関値が計算される。次に、ステップＳ２３において、上記した第３期間に亘る相関平均値ＣＳが算出される。次に、ステップＳ２４において、相関平均値ＣＳから設定値を減じた結果が、第２基準値未満であった場合、処理はステップＳ２１に移行する。一方、相関平均値ＣＳから設定値を減じた結果が第２基準値以上であった場合、第２検出信号６２を出力する（ステップＳ２５）。次に、ステップＳ２６において、第２有効期間中であるか否かが判断される。第２有効期間中でない場合、ステップＳ２６が繰り返される。一方、第２有効期間中である場合、ステップＳ３１に移行する。
【００５８】
ステップＳ３１において、ステップＳ１６及びステップＳ２６の条件のうち、先に条件を満たした方の検出信号を出力する。
【００５９】
図５及び図６のフローチャートの各ブロック、及び各ブロックの組み合わせを、コンピュータプログラムによる命令により実行させることが可能である。これらのコンピュータプログラムは、コンピュータまたはプログラム可能な機器に読み出され、本実施形態に係る動作を実現するためのシステムを形成する。すなわち、コンピュータプログラムによる命令は、コンピュータまたはプログラム可能な装置により実行され、フローチャートのブロックにより特定される機能を実行するための手段を形成する。コンピュータプログラムは、例えば磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記憶媒体に保存される。または、コンピュータプログラムを通信媒体により伝送することも可能である。
【００６０】
本発明の第１実施形態によれば、受信信号の先頭を検出する際、受信信号の電力値の変化及び相関値の変化の２つの方法を使用している。このため、先に信号先頭検出が終了して且つ利得の調整による影響を受ける期間が終了した方の先頭検出信号を選択することによって、早期に受信信号の先頭を検出することが可能である。
【００６１】
なお、相関値を用いた方法は、受信信号の信号対雑音比の高低に対して電力平均を用いた方法より耐性がある。このため、相関値のみを用いて受信信号の先頭を検出する方法が考えられる。このためには、無限の対応範囲を有するアナログ・ディジタル変換器が必要である。しかしながら、アナログ・ディジタル変換器の対応範囲は有限であるので、アナログ・ディジタル変換器の出力信号は、変換できる範囲の上限または下限近傍で飽和してしまうことがある。すると、相関値を求める際に、相関値が低くなってしまい、その結果、相関値により信号の先頭を検出することができないことがある。したがって、本願の実施形態のように、電力値及び相関値の両方を用いて受信信号の先頭を検出することによって、高い精度で検出することが可能である。
【００６２】
また、本発明の第１実施形態によれば、受信信号の待ち受け時に、自動利得制御部６により受信信号の変化に対して利得の制御が逐次行われる。このため、アナログ・ディジタル変換部７への入力信号が、電力平均によって信号先頭を検出しない程度に定常的に変化する雑音であれば、アナログ・ディジタル変換部７のディジタル変換できる範囲を逸脱することを回避できる。このため、受信信号中の雑音レベルが高い場合にも、アナログ・ディジタル変換部７の出力が飽和することを防止できる。したがって、受信信号中の雑音レベルが高い場合にも受信信号の電力値を用いることによって受信信号の先頭を検出できる。
【００６３】
（第２実施形態）
図７は本発明の本発明の第２実施形態に係る無線通信機の信号先頭検出部１１を概略的に示す機能ブロック図である。第２実施形態では、相関値を用いて受信信号の先頭検出を行う際、２つの相関平均値を用いる。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００６４】
図７に示すように、第２検出部Ｄ２は、第３平滑化回路部４６、第２比較回路部４８に加え、第４平滑化回路部（第４平滑化回路）４７を具備する。相関検出回路部４５の出力信号６５は、第３平滑化回路部４６及び第４平滑化回路部４７に供給される。第４平滑化回路部４７は、第３平滑化回路部４６に比べて長い期間（第４期間）に亘って、例えば相加平均を求めることにより平滑化を行う。平滑化の期間は、例えば現時点から単位プリアンブル周期とすることができる。第４平滑化回路４７は、平滑化された結果（相関平均値ＣＬ）としての信号６８を出力する。
【００６５】
信号６７及び信号６８は、第２比較回路部４８に供給される。第２比較回路部４８は、相関平均値ＣＳが相関平均値ＣＬより一定基準（第２基準値）以上大きくなったか否かを判定する。すなわち、例えば相関平均値ＣＳから相関平均値ＣＬを減じて、その差分が第２基準値を上回った際、第２比較回路部４８は、信号の先頭を検出した旨の信号６６を出力する。
【００６６】
第４平滑化回路４７を設けることにより、自動利得制御６の調整精度が悪い場合でも、相関値を用いて受信信号の先頭検出を行うことができる。すなわち、相関平均値ＣＳと設定値とを比較する場合に、利得が少なめになっていると相関値のピークが小さくなる。この結果、相関値が設定値を超えることができないため、受信信号の先頭を見逃す可能性がある。一方、利得が大きめになっていると、ピークでないところでも相関値が大きくなり、雑音を受信信号の先頭と見誤る可能性がある。そこで、第４平滑化回路４７により相関平均値ＣＬを求めて、第２比較回路部４８において相対的な比較を行う。したがって、受信信号の待ち受け時の自動利得制御部６の精度が悪い場合でも、受信信号の先頭を検出することが可能となる。
【００６７】
なお、同様の理由により、マルチパスによる遅延の影響も回避することができる。マルチパスの影響を考慮する場合、例えば、第４平滑化回路部４７での平均の期間を、マルチパスにより発生する遅延時間の幅程度とすればよい。
【００６８】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られる。さらに、第２実施形態では、相関値を用いて受信信号の先頭検出を行う際、２つの相関平均値を用いる。このため、相関が高い点で、不意に複数のピークが発生することを防止できる。したがって、クロックのずれ、及びマルチパス伝搬が発生した場合でも、相関を用いて受信信号の先頭を検出できる。
【００６９】
第２実施形態の処理を示すフローチャートは図５及び図６とほぼ同一である。異なる点は、ステップＳ２３で相関平均値ＣＳ、ＣＬが求められる点と、ステップＳ２４で相関平均値ＣＳから相関平均値ＣＬを減じた結果が第２基準値以上であるか否かが判定される点である。
【００７０】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、信号対雑音比によらず、早期に受信信号の先頭の検出が可能な無線通信機及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信機の受信部を概略的に示す機能ブロック図。
【図２】図１の信号先頭検出部１１を概略的に示す機能ブロック図。
【図３】受信信号の待ち受け時における自動利得制御の方法を説明するための図。
【図４】受信信号の待ち受け時における自動利得制御の方法を説明するための図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る無線機の利得制御の処理を示すフローチャート図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る無線機の信号先頭検出の処理を示すフローチャート図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る信号先頭検出部１１を概略的に示す機能ブロック図。
【図８】無線通信機の受信部の一般的な構成を概略的に示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１…受信部、
２ａ、２ｂ…アンテナ、
３…無線回路部、
４…無線周波数増幅部、
５…中間周波数増幅部、
６…自動利得制御部、
７…アナログ・ディジタル変換部、
８…帯域フィルタ部、
９…自動周波数制御部、
１０…復調処理部、
１１…信号先頭検出部、
１２…同期捕捉部、
１３…制御部、
１４…無線信号処理部、
１５…復調部、
４１…電力計算回路部、
４５…相関検出回路部、
Ｄ１、Ｄ２…第１、第２検出部、
４２、４３、４６、４７…第１、第２、第３、第４平滑化回路部、
４４、４８…第１、第２比較回路部、
４９…選択制御回路部。
【図１】
0003715606.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003715606.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003715606.tif 000007
【図７】
0003715606.tif 000008
【図８】
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