(57)【要約】【課題】  シンボルタイミング検出のための消費電力を小さくする。【解決手段】  決定部５８は、デジタル信号２１０のレベルを測定し、測定したレベルにもとづいてバースト信号を処理すべき期間を決定する。マッチトフィルタ６０は、デジタル信号２１０と予め記憶したプリアンブル信号の系列との間の相関値を計算する。なお、マッチトフィルタ６０は、決定部５８から同期捕捉制御信号２１４を入力し、同期捕捉制御信号２１４が「０」であれば、マッチトフィルタ６０は、相関値の計算を停止する。制御部６２は、相関値信号２１８を入力し、相関値のピークを検出することによって、入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出する。【選択図】  図４
2006074276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の参照信号の系列が含まれたバースト信号を入力する入力部と、
前記入力部に入力されるバースト信号の強度を測定し、測定した強度にもとづいてバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定する決定部と、
前記決定部によって決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間において、前記入力部に入力したバースト信号と予め記憶した参照信号の系列との間の相関値を計算するマッチトフィルタと、
前記マッチトフィルタにおいて計算した相関値にもとづいて、前記入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出する検出部とを備え、
前記マッチトフィルタは、前記決定部によって決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、相関値の計算を停止することを特徴とするタイミング検出装置。
【請求項２】
前記決定部は、測定した強度に対して統計処理を施し、統計処理を施した強度としきい値を比較することによって、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定することを特徴とする請求項１に記載のタイミング検出装置。
【請求項３】
前記マッチトフィルタは、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、当該マッチトフィルタ自体の動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出装置。
【請求項４】
前記マッチトフィルタは、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、バースト信号の入力を停止することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出装置。
【請求項５】
前記マッチトフィルタは、
入力したバースト信号を順次遅延させる遅延部と、
前記遅延部にて順次遅延されたバースト信号に含まれた信号のそれぞれと、前記予め記憶した参照信号の系列のそれぞれとを対応させながら乗算する複数の乗算部と、
前記複数の乗算部での乗算結果を加算して、相関値を導出する加算部とを備え、
前記複数の乗算部は、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、乗算処理を停止することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載のタイミング検出装置において、
バースト信号の品質に対して、所定の品質に対応した第１グループと、前記第１グループよりも悪化した品質に対応した第２グループと、前記第２グループよりも悪化した品質に対応した第３グループのように複数のグループを予め規定しており、前記入力部に入力されるバースト信号を品質に応じて、複数のグループのいずれかに分類する分類部をさらに備え、
前記マッチトフィルタは、
入力したバースト信号を順次遅延させる遅延部と、
前記遅延部にて順次遅延されたバースト信号に含まれた信号のそれぞれと、前記予め記憶した参照信号の系列のそれぞれとを対応させながら乗算する複数の乗算部と、
前記複数の乗算部での乗算結果を加算して、相関値を導出する加算部とを備え、
前記分類部による分類が前記第１グループである場合において、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、前記当該マッチトフィルタ自体の動作を停止し、前記分類部による分類が前記第２グループである場合において、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、バースト信号の入力を停止し、前記分類部による分類が前記第３グループである場合において、前記バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、乗算処理を停止することを特徴とするタイミング検出装置。
【請求項７】
前記入力部に入力されるバースト信号は、周波数ホッピングされており、かつ周波数ホッピングは、複数のホッピング周波数を使用するように規定されており、
前記入力部は、規定された複数のホッピング周波数のうち、所定のホッピング周波数に対応したバースト信号の部分を入力することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタイミング検出装置。
【請求項８】
入力されるバースト信号の強度を測定し、測定した強度にもとづいてバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定し、
決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間において、入力したバースト信号と予め記憶した参照信号の系列との間の相関値から、入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出し、
決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、相関値の計算を停止することを特徴とするタイミング検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイミング検出技術に関し、特にバースト信号のタイミングを検出するタイミング検出方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野において、従来からスペクトラム拡散通信方式（ＳＳ）の検討がなされている。スペクトラム拡散通信方式は、直接拡散方式（ＤＳ）と周波数ホッピング方式（ＦＨ）を含む。ＦＨ方式は、搬送波の周波数を符号系列にもとづいて次々とホッピングさせてスペクトル拡散通信を行う。そのため、ＦＨ方式でのスペクトル分布は、長時間観測すると広帯域を占有しているが、ひとつのビットあるいはシンボル単位で観測すると特定の周波数帯域のみを占有した信号であって、ＤＳ方式よりも狭帯域な信号である。そのため、干渉回避型のＳＳであるといえるので、複数のユーザが同一の時間に同一周波数で通信する確率が小さくなるという利点を有する。一般的に、送信信号の周波数帯域は予め定められた周波数ホッピングパターンに従い決定されるが、周波数ホッピングパターンは複数設けられており、受信側は、どの周波数ホッピングパターンによって、どのタイミングで受信するかを予め知らされていないので、同期捕捉によって時間及び周波数の両方の同期を確立する必要がある。
【０００３】
このような同期捕捉を実行する技術のひとつは、特定の周波数帯域の信号のみを受信し、信号の有無パターンと予めシステムで設定されている複数種の周波数ホッピングパターンとを比較する（例えば、特許文献１参照。）。これは、受信信号の周波数帯域のうち、同期捕捉回路が監視対象とする周波数帯の成分を通過して出力する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を設け、判定回路は、その周波数帯に信号があるか否かの判定を行い、判定結果を信号有無パターンとしてパターン比較回路に出力する。パターン比較回路は、送信側の周波数ホッピングパターンのうち、同期捕捉回路が監視対象とする周波数帯にある部分と同一であるパターンを、同期用パターンとして出力する。
【０００４】
パターン比較回路は、判定回路からの信号有無パターンと同期用パターンとが、一致するか否かを比較する。この比較では、信号有無パターンと同期用パターンとに位相差がある場合にも、パターンの形態が一致していれば、信号有無パターンと同期用パターンとが一致すると判定される。信号有無パターンと同期用パターンとが一致する場合、所定の処理にもとづいて同期捕捉が達成される。この方式では、周波数ホッピングパターン検出回路の構成は簡易となるが、信号レベルのみにより判定するため、マルチパスによって電界強度が大きく変動している状況化などでは検出精度が劣化する。その結果、シンボルタイミング検出の誤差が大きくなると推測される。
【特許文献１】特開２００３−３２１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のごとく、周波数ホッピングパターンが受信側で不明である場合に、同期捕捉処理として、周波数ホッピングパターン検出とシンボルタイミング検出の２工程がなされる。一般的に、シンボルタイミング検出は、周波数ホッピングパターン検出の前提となる。そのため、シンボルタイミング検出は、周波数ホッピングパターン検出の前にあるいは同時になされる必要がある。このようなシンボルタイミング検出の精度が高くなれば、受信した信号の品質が高くなる。また、ＦＨ方式によって通信する機能を有した無線装置が、バッテリー駆動によって動作する場合、シンボルタイミング検出によって消費される電力は、低い方が望ましい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、シンボルタイミングの検出を高精度に行いつつ、消費電力を低減するタイミング検出方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイミング検出装置は、所定の参照信号の系列が含まれたバースト信号を入力する入力部と、入力部に入力されるバースト信号の強度を測定し、測定した強度にもとづいてバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定する決定部と、決定部によって決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間において、入力部に入力したバースト信号と予め記憶した参照信号の系列との間の相関値を計算するマッチトフィルタと、マッチトフィルタにおいて計算した相関値にもとづいて、入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出する検出部とを備える。マッチトフィルタは、決定部によって決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、相関値の計算を停止する。
【０００８】
この態様によると、マッチトフィルタは、信号の強度からバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を判定し、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、処理を停止するので消費電力を低減できる。また、マッチトフィルタによって相関値を計算してタイミングを検出するので、タイミングの検出精度を向上できる。
【０００９】
決定部は、測定した強度に対して統計処理を施し、統計処理を施した強度としきい値を比較することによって、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定してもよい。
「統計処理」は、例えば平均を含むが、低域通過フィルタのような処理であってもよい。バースト信号に含まれた雑音等の影響を除去でき、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間の検出精度を向上できる。
【００１０】
マッチトフィルタは、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、当該マッチトフィルタ自体の動作を停止してもよい。マッチトフィルタ自体を停止するので、消費電力の低減の効果が大きい。
【００１１】
マッチトフィルタは、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、バースト信号の入力を停止してもよい。信号の入力を停止するだけなので、消費電力を低減しつつ、処理が再開になった場合でも所定の相関値を出力できる。
【００１２】
マッチトフィルタは、入力したバースト信号を順次遅延させる遅延部と、遅延部にて順次遅延されたバースト信号に含まれた信号のそれぞれと、予め記憶した参照信号の系列のそれぞれとを対応させながら乗算する複数の乗算部と、複数の乗算部での乗算結果を加算して、相関値を導出する加算部とを備えてもよい。複数の乗算部は、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、乗算処理を停止してもよい。乗算処理を停止するだけなので、処理が再開になった場合に出力される相関値の精度を高くできる。
【００１３】
バースト信号の品質に対して、所定の品質に対応した第１グループと、第１グループよりも悪化した品質に対応した第２グループと、第２グループよりも悪化した品質に対応した第３グループのように複数のグループを予め規定しており、入力部に入力されるバースト信号を品質に応じて、複数のグループのいずれかに分類する分類部をさらに備え、マッチトフィルタは、入力したバースト信号を順次遅延させる遅延部と、遅延部にて順次遅延されたバースト信号に含まれた信号のそれぞれと、予め記憶した参照信号の系列のそれぞれとを対応させながら乗算する複数の乗算部と、複数の乗算部での乗算結果を加算して、相関値を導出する加算部とを備え、分類部による分類が第１グループである場合において、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、当該マッチトフィルタ自体の動作を停止し、分類部による分類が第２グループである場合において、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、バースト信号の入力を停止し、分類部による分類が第３グループである場合において、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなくなれば、乗算処理を停止してもよい。品質に応じて停止する部分を変更するので、品質が高い場合には消費電力の低減を大きくでき、品質が低い場合には、処理が再開になった場合に出力される相関値の精度を高くできる。
【００１４】
入力部に入力されるバースト信号は、周波数ホッピングされており、かつ周波数ホッピングは、複数のホッピング周波数を使用するように規定されており、入力部は、規定された複数のホッピング周波数のうち、所定のホッピング周波数に対応したバースト信号の部分を入力してもよい。周波数ホッピングにも適用できる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、タイミング検出方法である。この方法は、入力されるバースト信号の強度を測定し、測定した強度にもとづいてバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定し、決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間において、入力したバースト信号と予め記憶した参照信号の系列との間の相関値から、入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出し、決定されたバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、相関値の計算を停止する。
【００１６】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シンボルタイミングの検出を高精度に行いつつ、消費電力を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、シンボル単位で周波数ホッピングがなされる通信システムに関する。本実施例に係る通信システムにおいて伝送されるバースト信号は、先頭部分に既知のシンボルによって構成されるプリアンブルを含んでいる。受信装置は、マッチトフィルタによって、受信したバースト信号と予め記憶したプリアンブルの相関値を計算し、計算した相関値から受信したバースト信号におけるシンボルタイミングを検出する。ここで、受信装置がバースト信号を受信するタイミングは、受信装置にとって未知であるので、以上の処理によってシンボルタイミングを検出する場合、受信装置は継続的にマッチトフィルタを動作させなければならない。しかしながら、そのようにすれば、受信装置の消費電力が増大してしまう。
【００１９】
そこで、受信装置は、受信した信号のレベルを測定し、測定した信号のレベルがしきい値以上であれば、通常通りにマッチトフィルタを動作させてシンボルタイミングを検出する。一方、受信装置は、測定した信号のレベルがしきい値より小さければ、所望のバースト信号が受信されていないとして、マッチトフィルタの動作を停止させる。このような動作によって、受信装置は、消費電力を低減できる。無線伝送路の環境が悪化して、例えば、信号のレベルが低下すれば、所望のバースト信号が受信されているか否かの判断に誤りが生じうる。また、このような環境では、一般的に信号のレベルの変動も大きい。その結果、所望のバースト信号を受信しているにもかかわらず、マッチトフィルタの動作を停止してしまう場合もあるが、その場合では当該バースト信号を受信できなくなってしまう。
【００２０】
本実施例に係る受信装置は、信号の品質に対応した複数のグループを予め規定しておき、受信した信号の品質にもとづいて、受信した信号を複数のグループのいずれかに分類する。さらに、複数のグループのそれぞれと、マッチトフィルタのうちの動作を停止させる部分との対応を予め決めておく。その結果、測定した信号のレベルが分類されたグループに応じて、マッチトフィルタのうちの異なった部分を停止させる。ここで、受信した信号の品質がよければ、マッチトフィルタを全体的に停止させることによって、消費電力の低減量を大きくし、受信した信号の品質がよくなければ、マッチトフィルタの出力端に近い部分だけ停止させることによって、急に測定した信号のレベルが大きくなったときでも、そこから所定の相関値を出力できるようにする。
【００２１】
図１は、実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、送信装置１０、受信装置１２を含む。また、送信装置１０は、変調部１４、アップコンバータ１６、符号発生部１８、周波数シンセサイザ２０、送信用アンテナ２２を含み、受信装置１２は、受信用アンテナ２４、ダウンコンバータ２６、同期捕捉部２８、符号発生部３０、周波数シンセサイザ３２、復調部３４を含む。また信号として、ベースバンド信号２００、同期バターン信号２０２、同期タイミング信号２０４、オフセット値信号２０６を含む。
【００２２】
変調部１４は、ＰＳＫ、ＭＳＫ、ＯＦＤＭ等の変調方式にもとづいてデータ信号を変調する。符号発生部１８は、擬似ランダム符号信号を生成し、周波数シンセサイザ２０は、擬似ランダム符号信号にもとづいて、ランダムにホッピングする搬送波を生成する。アップコンバータ１６は、ランダムにホッピングする搬送波によって、変調した信号を周波数ホッピングさせる。送信用アンテナ２２は、周波数ホッピングした信号を送信する。受信用アンテナ２４は、送信用アンテナ２２から送信された信号を受信する。周波数シンセサイザ３２は、周波数シンセサイザ２０と同様にランダムにホッピングする搬送波を生成し、ダウンコンバータ２６は、ランダムにホッピングした搬送波によって、受信した信号を周波数変換する。周波数変換した信号は、ベースバンド信号２００として出力される。
【００２３】
ここで、周波数シンセサイザ２０によって生成された搬送波の周波数ホッピングパターンと周波数シンセサイザ３２によって生成された搬送波の周波数ホッピングパターンが一致すれば、ダウンコンバータ２６は、正確に受信した信号を周波数変換できるが、一致しなければ正確に周波数変換できない。そのため、同期捕捉部２８は、受信した信号を正確に周波数変換できるように、周波数シンセサイザ３２によって生成される搬送波の周波数ホッピングパターンを受信した信号の周波数ホッピングパターンに同期させる。ホッピングパターンの同期に関する指示信号は、同期バターン信号２０２として出力する。さらに、同期捕捉部２８は、受信した信号のシンボルタイミングの同期も実行し、シンボルタイミングの同期に関する指示信号を同期タイミング信号２０４およびオフセット値信号２０６として出力する。復調部３４は、同期タイミング信号２０４によってシンボルタイミングの同期を行いながら、ベースバンド信号２００を復調する。
【００２４】
図２（ａ）−（ｄ）は、実施例に係るバーストフォーマットの構成を示す。図２（ａ）は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式におけるバーストフォーマットを示している。ここで、横軸は時間を示す。フレームはプリアンブル部、ヘッダ部、データ部に大別され、それぞれ通信モードに応じて規定された数のシンボルデータから構成される。図２（ｂ）は、時間同期用プリアンブル（以下、時間同期用プリアンブルを単に「プリアンブル」という）の構成を示す。プリアンブルは、２４シンボルから構成されており、ひとつのシンボルは１２８サンプルの信号から構成されている。また、周波数ホッピングはシンボル単位でなされ、ひとつのシンボル内では同一の周波数が使用される。
【００２５】
図２（ｃ）は、プリアンブルのパターンを示す。同期捕捉処理にはプリアンブル部が用いられるが、当該プリアンブルのパターンは互いに直交関係を保ちつつ４種類設けられている。ここで、４種類のプリアンブルのパターンを第１パターンから第４パターンとする。さらに、４種類のプリアンブルのパターンのそれぞれに対応して４種類の周波数ホッピングパターンが規定されている。
【００２６】
図２（ｄ）は、第１パターンから第４パターンのデータを示す。ひとつのシンボルに含まれた１２８サンプルの信号は、１６サンプルの信号を単位とした規則性を有する。信号の値を「１」あるいは「−１」として図に示すが、ひとつのプリアンブルのパターンは、１６サンプルごとに同一の信号あるいは符号のみが反転した信号が繰り返されるような周期性を有する。なお、１６サンプルの信号の値は、プリアンブルのパターンに応じて規定されている。なお、以下の説明において、説明の簡略化のために、プリアンブルのパターンは、ひとつであるとする。そのため、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式に適用するために、これから説明する構成には、所定の変形がなされているものとする。さらに、以下の説明では、プリアンブルの期間における通信システム１００の動作を説明する。
【００２７】
図３（ａ）−（ｅ）は、実施例に係るホッピング周波数とホッピングパターンを示す。ここでは、無線ＬＡＮよりも狭い範囲の無線ネットワークとして、ＰＤＡや周辺機器間の近距離無線ネットワークであるＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を対象にする。ＷＰＡＮでは、ＵＳＢやＷｉｒｅｌｅｓｓ  １３９４、あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)に比べて更なる高速化が求められており、これを実現する方式のひとつがＭＢ−ＯＦＤＭ方式である。図３（ａ）は、対象とするホッピング周波数を示す。ここでは、周波数「ｆ１」、「ｆ２」、「ｆ３」を使用する。図３（ｂ）は、第１のホッピングパターンを示し、これは図２（ｃ）の第１パターンに対応したホッピングパターンである。６シンボルの期間に「ｆ１」→「ｆ２」→「ｆ３」→「ｆ１」→「ｆ２」→「ｆ３」と周波数ホッピングする。ここで、それぞれのシンボルのタイミングを「Ｓ１」から「Ｓ３」で示す。
【００２８】
図３（ｃ）は、第２のホッピングパターンを示し、これは図２（ｃ）の第２パターンに対応したホッピングパターンである。６シンボルの期間に「ｆ１」→「ｆ３」→「ｆ２」→「ｆ１」→「ｆ３」→「ｆ２」と周波数ホッピングする。図３（ｄ）は、第３のホッピングパターンを示し、これは図２（ｃ）の第３パターンに対応したホッピングパターンである。６シンボルの期間に「ｆ１」→「ｆ１」→「ｆ２」→「ｆ２」→「ｆ３」→「ｆ３」と周波数ホッピングする。図３（ｅ）は、第４のホッピングパターンを示し、これは図２（ｃ）の第４パターンに対応したホッピングパターンである。６シンボルの期間に「ｆ１」→「ｆ１」→「ｆ３」→「ｆ３」→「ｆ２」→「ｆ２」と周波数ホッピングする。
【００２９】
図４は、受信装置１２の構成を示す。受信装置１２は、乗算器５０、ＡＤ部５２、同期捕捉部２８、ＤＡ部５４、周波数シンセサイザ３２、復調部３４を含む。また、同期捕捉部２８は、分類部５６、決定部５８、マッチトフィルタ６０、制御部６２を含む。また、信号として、デジタル信号２１０、レベル信号２１２、同期捕捉制御信号２１４、分類信号２１６、相関値信号２１８を含む。
【００３０】
説明の明瞭化のために、図４の受信装置１２は、図１の受信装置１２のうちのシンボルタイミング検出に関する部分のみを記載する。そのため、ホッピングパターンの検出に関する符号発生部３０や同期バターン信号２０２は省略されている。ホッピングパターンの検出には、従来の技術を使用すればよく、ここで説明するシンボルタイミングの検出がなされた後に、あるいはシンボルタイミングの検出と同時に行われるものとする。  
【００３１】
受信装置１２に入力されるバースト信号は、図２のごとく、プリアンブル信号の系列が含まれている。また、バースト信号は、図３のごとく、周波数ホッピングされており、かつ周波数ホッピングは、複数のホッピング周波数「ｆ１」から「ｆ３」を使用するように規定されている。
【００３２】
乗算器５０は、図１のダウンコンバータ２６に対応し、受信したバースト信号をベースバンド信号に周波数変換し、ベースバンド信号２００として出力する。なお、ベースバンド信号２００は、同相成分と直交成分を含んでいるので、２本の信号線によって示されるべきであるが、ここでは図面の簡潔化のために、これを１本の信号線で示す。これは、ベースバンド信号２００以外の同相成分と直交成分を含んだ信号に対しても同様である。ここで、周波数シンセサイザ３２から出力される信号の周波数は、前述のごとくホッピングパターンに従って変化するが、プリアンブル信号の期間において、所定の周波数、例えば「ｆ１」に固定されているものとする。すなわち、乗算器５０は、プリアンブル信号の期間において、規定された複数のホッピング周波数のうち、所定のホッピング周波数に対応したバースト信号のみを出力する。ＡＤ部５２は、ベースバンド信号２００に対して、アナログ−デジタル変換を施し、デジタル信号２１０を出力する。
【００３３】
決定部５８は、デジタル信号２１０のレベルを測定し、測定したレベルにもとづいてバースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を決定する。ここで、決定部５８は、測定したレベルに対して統計処理を施し、統計処理を施したレベルとしきい値を比較する。統計処理を施したレベルがしきい値以上であれば、所望のバースト信号を入力しているとして、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間であると判定する。また以上の処理の結果、決定部５８は、統計処理を施したレベルをレベル信号２１２として出力し、判定した結果を同期捕捉制御信号２１４として出力する。ここで、同期捕捉制御信号２１４は、バースト信号を処理すべき期間であれば、「１」と定義され、バースト信号を処理すべき期間でなければ、「０」と定義されているものとする。
【００３４】
分類部５６は、バースト信号の品質、例えば信号のレベルに対して、所定のレベルに対応した第１グループと、第１グループよりも低いレベルに対応した第２グループと、第２グループよりも低いレベルに対応した第３グループのような複数のグループを予め規定する。さらに、分類部５６は、レベル信号２１２に対応したレベルに応じて、複数のグループのいずれかを選択する。図５は、分類部５６に記憶されたテーブルの構成を示す。すなわち、分類部５６は、レベル信号２１２に対応したレベルが「Ａ」以上であれば、「グループ１」と判定し、レベル信号２１２に対応したレベルが「Ｂ」以上であれば、「グループ２」と判定し、レベル信号２１２に対応したレベルが上記の条件に該当しなければ、「グループ３」と判定する。最終的に、分類部５６は、判定した結果を分類信号２１６として出力する。
【００３５】
マッチトフィルタ６０は、デジタル信号２１０と予め記憶したプリアンブル信号の系列との間の相関値を計算して、その結果を相関値信号２１８として出力する。なお、マッチトフィルタ６０は、決定部５８から同期捕捉制御信号２１４を入力し、同期捕捉制御信号２１４が「１」であれば、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間、すなわちプリアンブルを含んだ期間において、相関値を計算する。一方、同期捕捉制御信号２１４が「０」であれば、マッチトフィルタ６０は、相関値の計算を停止する。また、マッチトフィルタ６０は、分類部５６から分類信号２１６も入力しているが、分類信号２１６に含まれた情報に応じて、マッチトフィルタ６０の動作を停止する部分が変更される。
【００３６】
詳細は後述するが、マッチトフィルタ６０は、入力したデジタル信号２１０を順次遅延させる遅延部と、遅延部にて順次遅延されたデジタル信号２１０に含まれた信号のそれぞれと、予め記憶したプリアンブル信号の系列のそれぞれとを対応させながら乗算する複数の乗算部と、複数の乗算部での乗算結果を加算して、相関値を導出する加算部を備えている。ここで、分類信号２１６に含まれた情報が「グループ３」である場合において、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更されれば、マッチトフィルタ６０は、複数の乗算部での乗算処理を停止する。また、分類信号２１６に含まれた情報が「グループ２」である場合において、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更されれば、マッチトフィルタ６０は、デジタル信号２１０の入力を停止する。さらに、分類信号２１６に含まれた情報が「グループ１」である場合において、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更されれば、マッチトフィルタ６０は、マッチトフィルタ６０自体の動作を停止する。
【００３７】
分類信号２１６が「グループ１」である場合、信号強度が大きいのでレベル信号２１２による判定の信頼性が高くなる。つまり、同期捕捉制御信号２１４の信頼性が高くなるので、同期捕捉制御信号２１４が「０」であれば、高い確率でパケット信号が到来していないといえる。そのため、消費電力の削減の効果を大きくするために、マッチトフィルタ６０全体を停止する。
【００３８】
一方、分類信号２１６が「グループ３」である場合、信号強度が小さいのでレベル信号２１２による判定の信頼性が低くなる。つまり、同期捕捉制御信号２１４の信頼性が低くなるので、同期捕捉制御信号２１４が「０」であっても、パケット信号が到来している場合もあるといえる。そのため、同期捕捉制御信号２１４が「０」から「１」に急に変化しても、何らかの値を出力できるように、乗算部の前段までは継続的に動作させておく。消費電力の削減の効果は小さくなるが、パケット信号全体が誤る確率を改善できる。なお、分類信号２１６が「グループ２」である場合は、「グループ１」である場合と「グループ２」である場合との中間的な動作を実行するために、デジタル信号２１０の入力だけを停止する。これにより、品質の改善と低消費電力化の両方の効果が得られる。
【００３９】
制御部６２は、相関値信号２１８を入力し、相関値のピークを検出することによって、入力したバースト信号のシンボルタイミングを検出する。制御部６２は、検出したシンボルタイミングに対する周波数シンセサイザ３２でのシンボルタイミングのオフセット量を導出し、オフセット値信号２０６として出力する。また、制御部６２は、検出したシンボルタイミングについての情報を同期タイミング信号２０４として出力する。
【００４０】
ＤＡ部５４は、オフセット値信号２０６をデジタル−アナログ変換して、周波数シンセサイザ３２に出力し、オフセット値信号２０６に含まれたシンボルタイミングに、周波数シンセサイザ３２におけるシンボルタイミングを同期させる。復調部３４は、同期タイミング信号２０４に含まれたシンボルタイミングにもとづいて、デジタル信号２１０を復調する。
【００４１】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００４２】
図６は、決定部５８の構成を示す。決定部５８は、レベル測定部７０、フィルタ７２、比較部７４を含む。
【００４３】
レベル測定部７０は、デジタル信号２１０のレベルを測定する。デジタル信号２１０の同相成分をＩとし、直交成分をＱとすれば、レベルＲは次のように示される。
【数１】
2006074276.tif 000003
また、数１の近似式として、以下の通りにレベルＲを導出してもよい。
【数２】
2006074276.tif 000004
【００４４】
フィルタ７２は、レベルＲを入力し、これを所定の期間においてフィルタリングし、その結果をレベル信号２１２として出力する。レベルＲには短期的な変動が含まれているので、これを平滑化するために、フィルタ７２は低域通過フィルタによって構成される。
【００４５】
比較部７４は、予めしきい値を記憶しており、フィルタ７２から入力したレベル信号２１２に含まれたレベルをしきい値と比較する。比較部７４は、レベルがしきい値以上であれば、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間であると判定し、同期捕捉制御信号２１４を「１」に設定して出力する。一方、比較部７４は、レベルがしきい値以上でなければ、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でないと判定し、同期捕捉制御信号２１４を「０」に設定して出力する。
【００４６】
図７は、マッチトフィルタ６０の構成を示す。マッチトフィルタ６０は、レジスタ８０と総称される第１レジスタ８０ａ、第２レジスタ８０ｂ、第Ｎレジスタ８０ｎ、スイッチ８２、切替部８４、相関値計算部９４を含む。また、相関値計算部９４は、遅延部８６と総称される第１遅延部８６ａ、第２遅延部８６ｂ、第３遅延部８６ｃ、第Ｍ遅延部８６ｍ、係数部８８と総称される第１係数部８８ａ、第２係数部８８ｂ、第Ｍ−１係数部８８ｍ−１、第Ｍ係数部８８ｍ、乗算部９０と総称される第１乗算部９０ａ、第２乗算部９０ｂ、第Ｍ−１乗算部９０ｍ−１、第Ｍ乗算部９０ｍ、加算部９２を含む。
【００４７】
レジスタ８０は、デジタル信号２１０を遅延させる。レジスタ８０における遅延時間は、決定部５８および分類部５６において、デジタル信号２１０から同期捕捉制御信号２１４と分類信号２１６が生成される期間に応じて設定される。同期捕捉制御信号２１４や分類信号２１６の生成に要する時間、ここではサンプル数をｎｄ、同期捕捉制御信号２１４や分類信号２１６の生成における誤差の時間をｎαとすれば、レジスタ８０における遅延時間ｋは、次のように示される。
（数３）
ｋ＝ｎｄ＋ｎα
【００４８】
遅延部８６は、レジスタ８０によって遅延したデジタル信号２１０から相関値を計算するために、さらにデジタル信号２１０を遅延させる。ここで、遅延部８６の数は、ひとつにシンボルに含まれたサンプル数等を考慮して設定される。係数部８８は、プリアンブル信号の系列のそれぞれの値が記憶されている。乗算部９０は、遅延部８６から出力されたデジタル信号２１０と、係数部８８から出力されたプリアンブル信号の値とを対応させながら乗算する。加算部９２は、乗算結果を加算して相関値を導出する。前述のごとく、導出した相関値は、相関値信号２１８として出力される。
【００４９】
前述のごとく、以上の処理は、同期捕捉制御信号２１４が「１」の場合に実行される。切替部８４は、同期捕捉制御信号２１４を入力し、同期捕捉制御信号２１４が「１」の場合に、スイッチ８２が第Ｎレジスタ８０ｎと第１遅延部８６ａとを接続するように制御する。また、切替部８４は、相関値計算部９４全体を動作させ、乗算部９０も動作させるように制御する。
【００５０】
一方、分類信号２１６が「レベル１」に対応しており、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更になった場合、切替部８４は、相関値計算部９４の動作を停止させる。また、分類信号２１６が「レベル２」に対応しており、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更になった場合、切替部８４は、スイッチ８２をグランド側に切り替えて、グランドと第１遅延部８６ａを接続する。これによって、相関値計算部９４へのデジタル信号２１０の入力が停止される。さらに、分類信号２１６が「レベル３」に対応しており、同期捕捉制御信号２１４が「１」から「０」に変更になった場合、切替部８４は、乗算部９０における乗算処理を停止する。
【００５１】
分類信号２１６が「レベル３」の場合、乗算部９０における乗算処理が停止になっても、遅延部８６は通常通り実行されるので、遅延部８６に入力された値は更新されている。そのため、同期捕捉制御信号２１４が急に「０」から「１」に変更になっても、乗算部９０と加算部９２は直ちに相関値を計算できる。また、分類信号２１６が「レベル２」の場合、スイッチ８２の接続先がグランドになると、遅延部８６は既に入力された値を保持している。そのため、同期捕捉制御信号２１４が急に「０」から「１」に変更になっても、乗算部９０と加算部９２は直ちに相関値を計算できる。しかしながら、「レベル２」の方が、最新の値となっている。また、分類信号２１６が「レベル１」の場合、相関値計算部９４の動作が停止になると、電力の消費を防げる。
【００５２】
図８（ａ）−（ｃ）は、マッチトフィルタ６０に関連した信号の波形を示す。図８（ａ）は、デジタル信号２１０の波形を示す。すなわち、デジタル信号２１０に入力される信号である。図８（ｂ）は、同期捕捉制御信号２１４の波形を示す。ここで、同期捕捉制御信号２１４のハイの部分が、「１」の値に対応し、同期捕捉制御信号２１４のローの部分が「０」に対応する。すなわち、同期捕捉制御信号２１４のローの期間において、消費電力が低減されている。図８（ｃ）は、相関値信号２１８の波形を示す。図中のピークの部分がシンボルタイミングに相当する。
【００５３】
図９は、制御部６２の構成を示す。制御部６２は、自走計数部１１０、比較部１１４、タイミング調節部１１２を含む。
【００５４】
比較部１１４は、しきい値を予め設定しており、入力した相関値信号２１８の値としきい値を比較する。比較部１１４は、相関値信号２１８の値がしきい値以上であれば、それをシンボルタイミングの検出とし、これは同期が確立していることに相当する。比較部１１４は、同期が確立しているときに「１」を出力し、同期が確立していないときに「０」を出力する。
【００５５】
自走計数部１１０は、パケット信号が受信されてから計数を開始するカウンタである。自走計数部１１０は、パケット信号の受信の開始を認識するために、決定部５８等から図示しない信号によって、同期捕捉制御信号２１４を入力しているものとする。ここで、自走計数部１１０のカウンタにおけるビット数は、ひとつのシンボルあたりのサンプル数に応じて決定される。例えば、ひとつのシンボルが１２８サンプルによって構成される場合は、７ビットのカウンタが使用される。
【００５６】
タイミング調節部１１２は、比較部１１４から「１」が出力されているときの計数値を参照し、これをオフセット値として出力する。ここで、タイミング調節部１１２は、オフセット値をオフセット値信号２０６として出力する。一方、タイミング調節部１１２は、シンボルタイミングを同期タイミング信号２０４として出力する。
【００５７】
以上の構成による受信装置１２の動作を説明する。図１０は、受信装置１２におけるタイミング検出処理の手順を示すフローチャートである。決定部５８において、信号レベルがしきい値以上であれば（Ｓ１０のＹ）、マッチトフィルタ６０は、相関値を計算する（Ｓ１２）。制御部６２は、相関値にもとづいてタイミングを検出する（Ｓ１４）。一方、決定部５８において、信号レベルがしきい値以上でなく（Ｓ１０のＮ）、分類部５６において、信号レベルがＡ以上であれば（Ｓ１６のＹ）、マッチトフィルタ６０全体が停止される（Ｓ１８）。一方、分類部５６において、信号レベルがＡ以上でなく（Ｓ１６のＮ）、信号レベルがＢ以上であれば（Ｓ２０のＹ）、マッチトフィルタ６０へのデジタル信号２１０の入力が停止される（Ｓ２２）。一方、分類部５６において、信号レベルがＢ以上でなければ（Ｓ２０のＮ）、マッチトフィルタ６０の内部での乗算が停止される（Ｓ２４）。
【００５８】
本発明の実施例によれば、信号の強度から、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を判定し、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間でなければ、相関値を計算するための処理を停止するので消費電力を低減できる。また、単に信号強度だけでなく、マッチトフィルタによって計算された相関値からタイミングを検出するので、タイミングの検出精度を向上できる。また、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間を検出する際に、低域通過フィルタから出力された信号の強度を使用するので、バースト信号に含まれた雑音等の影響を除去でき、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間の検出精度を向上できる。
【００５９】
また、信号レベルに応じてマッチトフィルタのうちの停止する部分を変更するので、信号レベルが高い場合には消費電力の低減を大きくし、信号レベルが低い場合には、乗算処理だけを停止して、処理が再開になった場合に出力される相関値の精度を高くできる。また、周波数ホッピングにも適用できる。また、消費電力が小さくなるので、バッテリー駆動の無線装置への適用にも適している。また、バッテリーを小型化できるので、無線装置の小型化も可能である。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６１】
本発明の実施例において、決定部５８にはフィルタ７２が含まれ、フィルタ７２は、信号レベルの時間変化のうち、低域周波数の成分を抽出している。しかしながらこれに限らず例えば、決定部５８は、フィルタ７２を含まなくてもよい。その場合、比較部７４は、信号レベルにもとづいて判定を行う。本変形例によれば、レベル測定部７０によって測定された信号レベルの結果を判定に反映させられる。つまり、バースト信号のシンボルタイミングを検出すべき期間が判定できればよい。
【００６２】
本発明の実施例によれば、分類部５６が現在の受信環境を複数のグループのいずれかに分類し、分類した結果に応じてマッチトフィルタ６０のうちの処理を停止する部分を変更している。しかしながらこれに限らず例えば、分類部５６を備えず、マッチトフィルタ６０の動作を停止させる場合に、予め定めた部分だけを停止させてもよい。例えば、相関値計算部９４の停止、スイッチ８２の切り替え、乗算部９０の停止のいずれかひとつだけを実行してもよい。本変形例によれば、処理を簡易にできる。また、相関値計算部９４を停止することによって、消費電力の低減の効果が大きい。また、スイッチ８２を切り替えることによって、信号の入力と停止するだけなので、消費電力を低減しつつ、処理が再開になった場合でも所定の相関値を出力できる。また、乗算部９０を停止することによって、処理が再開になった場合に出力される相関値の精度を高くできる。つまり、マッチトフィルタ６０の少なくとも一部を停止して消費電力を低減できればよい。
【００６３】
本発明の実施例によれば、分類部５６は、バースト信号の品質として信号レベルを使用している。しかしながらこれに限らず例えば、遅延スプレッドや遅延プロファイル等を使用してもよい。本変形例によれば、遅延波の影響を考慮できる。つまり、無線伝送路の影響が反映されればよい。
【００６４】
本発明の実施例によれば、通信システム１００は、周波数ホッピングを使用している。しかしながらこれに限らず例えば、通信システム１００は、周波数ホッピングを使用していなくてもよい。本変形例によれば、さまざまな通信システム１００に本発明を適用できる。つまり、バースト信号が伝送される通信システム１００であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、実施例に係るバーストフォーマットの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｅ）は、実施例に係るホッピング周波数とホッピングパターンを示す図である。
【図４】図１の受信装置の構成を示す図である。
【図５】図４の分類部に記憶されたテーブルの構成を示す図である。
【図６】図４の決定部の構成を示す図である。
【図７】図４のマッチトフィルタの構成を示す図である。
【図８】図８（ａ）−（ｃ）は、図７のマッチトフィルタに関連した信号の波形を示す図である。
【図９】図４の制御部の構成を示す図である。
【図１０】図４の受信装置におけるタイミング検出処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１２  受信装置、  ２４  受信用アンテナ、  ２６  ダウンコンバータ、  ２８  同期捕捉部、  ３０  符号発生部、  ３２  周波数シンセサイザ、  ３４  復調部、  ５０  乗算器、  ５２  ＡＤ部、  ５４  ＤＡ部、  ５６  分類部、  ５８  決定部、  ６０  マッチトフィルタ、  ６２  制御部。
【図１】
2006074276.tif 000005
【図２】
2006074276.tif 000006
【図３】
2006074276.tif 000007
【図４】
2006074276.tif 000008
【図５】
2006074276.tif 000009
【図６】
2006074276.tif 000010
【図７】
2006074276.tif 000011
【図８】
2006074276.tif 000012
【図９】
2006074276.tif 000013
【図１０】
2006074276.tif 000014