(57)【要約】【課題】データの先頭タイミングの検出に必要な演算処理量を低減することが可能な受信装置を提供すること。【解決手段】相関部２１は、受信信号に対して、１つのエッジ前後の参照信号との相関演算を行なう。演算処理部２２は、相関部２１による相関演算結果からピーク値を検出する。先頭タイミング検出部２３は、演算処理部２２によって検出されたピーク値の中から受信信号の先頭タイミングを検出する。そして、ビット判定部１３は、先頭タイミング検出部２３によって検出された先頭タイミングに基づいてビット判定を行なうことにより、受信信号からデータを復調する。したがって、データの先頭タイミングの検出に必要な演算処理量を低減することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の先頭タイミングを検出してデータを復調する受信装置であって、
前記受信信号に対して、１つのエッジ前後の参照信号との相関演算を行なう相関演算手段と、
前記相関演算手段による相関演算結果からピーク値を検出するピーク値検出手段と、
前記ピーク値検出手段によって検出されたピーク値の中から前記受信信号の先頭タイミングを検出する先頭タイミング検出手段と、
前記先頭タイミング検出手段によって検出された先頭タイミングに基づいてビット判定を行なうことにより、前記受信信号からデータを復調するビット判定手段とを含む、受信装置。
【請求項２】
前記相関演算手段は、サンプリング周期で前記受信信号のサンプリング点をずらしながら、前記参照信号との相関演算を行なう、請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記先頭タイミング検出手段は、前記ピーク値検出手段によって検出されたピーク値の中のしきい値以下のピーク値を除外して前記受信信号の先頭タイミングを検出する、請求項１または２記載の受信装置。
【請求項４】
前記受信装置はさらに、前記受信信号を送信するタグに対して電波を発信することによりタグに起電力を与えて動作を開始させる手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末などに用いられる受信装置に関し、特に、変調信号の先頭タイミングを検出する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線端末などの情報機器が広く普及すると共に、高機能化、多機能化が進んでいる。このような機器で使用される受信装置においては、一般に、受信信号に対してビット判定を行ないデータを復調する前段階として、変調信号の先頭タイミングを検出する。そのとき、変調信号の先頭を示す相関値（相関値ピーク）のパターンデータを用いて、受信信号の相関値のパターンデータとの積和演算（パターンマッチング）を行ない、その結果がしきい値以上であればこれをデータ先頭と判定する方法が採られている。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。
【０００３】
特許文献１は、ノイズによる復調開始点を誤検出することを低減し、精度の高い同期捕捉を実現した送信装置、受信装置および通信装置を提供することを目的とする。送信では、基本信号列とそれを時間反転させた時間反転信号列とを用い、先頭の２つの信号列と最後の２つの信号列とに、基本信号列と時間反転信号列とを隣接させ、さらに先頭の２つの信号列と最後の２つの信号列を隣接するか、先頭の２つの信号列と最後の２つの信号列の間に基本信号列又は時間反転信号列のいずれかを、或いはそれらの両方を接続した時間反転同期信号をデータ信号に付加して送信する。受信では、一定時間前の受信信号列を時間反転させた信号列と、受信信号列との相関処理を行い、相関ピークと、時間反転同期信号の基本信号列と時間反転信号列の配列順序から求めた参照ピークパターンとの一致度から同期捕捉を判定し、復調開始点を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６０５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１においては、受信信号に対して一定時間前の受信信号を参照信号として相関を取る方式が採られている。また、相関演算済みであり、且つ変調信号（受信データ）の先頭を示す相関ピークのデータパターンを、相関値ピーク複数個分、データであれば複数ビット分、サブキャリア変調信号であれば複数波分を用意する。そして、受信信号に対して相関演算を行なった結果との積和演算（パターンマッチング）を行ない、演算結果が特定のしきい値以上であればこれをデータ先頭とする。
【０００６】
しかしながら、この方式によれば、変調信号先頭を検出するまでの積和演算において、相関値ピークを複数個分、データであれば複数ビット分、サブキャリア変調であれば複数波分だけ保持するためのレジスタと参照信号用のレジスタとが必要になるため、データ保持用のレジスタが多くなり、また演算処理量も多くなるといった問題点があった。
【０００７】
また、演算処理量が多くなるため判定に多くの時間が必要となり、ビット判定のタイミングもそれだけ遅れることになり、復調時間も長くなるといった問題点もあった。
【０００８】
また、受信信号に雑音が入った場合には、相関演算において誤ったタイミングで相関値ピークが現れ、誤ったタイミングで変調信号の先頭を検出することもある。これによって、受信信号からビット判定を行なうまでの重要な前処理となる変調信号の先頭検出を誤ることにより、ビット判定誤りにつながることがあるといった問題点もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、データの先頭タイミングの検出に必要な演算処理量を低減することが可能な受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例によれば、受信信号の先頭タイミングを検出してデータを復調する受信装置が提供される。相関部は、受信信号に対して、１つのエッジ前後の参照信号との相関演算を行なう。演算処理部は、相関部による相関演算結果からピーク値を検出する。先頭タイミング検出部は、演算処理部によって検出されたピーク値の中から受信信号の先頭タイミングを検出する。そして、ビット判定部は、先頭タイミング検出部によって検出された先頭タイミングに基づいてビット判定を行なうことにより、受信信号からデータを復調する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施例によれば、相関部が、受信信号に対して、１つのエッジ前後の参照信号との相関演算を行なうので、データの先頭タイミングの検出に必要な演算処理量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す復調部７をさらに詳細に説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における通信装置の各部における信号を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における受信装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】図３に示すサブキャリア変調の受信信号、ＨＬの参照信号および相関演算出力信号をサンプリング単位で示す図である。
【図６】相関演算出力がピーク値となる１サンプリング前のサブキャリア変調の受信信号、ＨＬの参照信号および相関演算出力信号をサンプリング単位で示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における通信装置の各部における信号を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における受信装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における受信装置の構成例を示すブロック図である。この受信装置３は、タグ１からの電波をアンテナ２によって受信するものであり、包絡線検波部４と、ＨＰＦ（High Pass Filter）５と、ＡＤＣ（Analog/Digital Converter）６と、復調部７とを含む。
【００１４】
包絡線検波部４は、アンテナ２によってタグ１から受信された応答信号（受信信号）に対して包絡線検波を行なうことにより、振幅変調波に対する復調操作を行なって包絡線のみを抽出する。
【００１５】
ＨＰＦ５は、包絡線検波部４によって検波された後のサブキャリア変調の受信信号の高周波成分のみを通過させる。ＡＤＣ６は、ＨＰＦ５から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して復調部７に出力する。
【００１６】
復調部７は、ＡＤＣ６から出力されたデジタル信号に対して相関演算を行ない、先頭タイミングを検出する。そして、検出した先頭タイミングに基づいて、受信信号から受信データを復調する。
【００１７】
たとえば、タグ１がＩＣタグの場合には、受信装置３からＩＣタグに対して電波を発信し、ＩＣタグはその電波を起電力として動作を開始する。したがって、受信装置３は、ＩＣタグからの受信信号の最初のエッジを検出することによって、データの先頭タイミングを検出することができる。
【００１８】
図２は、図１に示す復調部７をさらに詳細に説明するためのブロック図である。復調部７は、変調信号先頭検出部１１と、ビット同期部１２と、ビット判定部１３とを含む。また、変調信号先頭検出部１１は、相関部２１と、演算処理部２２と、先頭タイミング検出部２３とを含む。
【００１９】
相関部２１は、ＡＤＣ６から出力されるサブキャリア変調の受信信号に対して、変調信号先頭タイミング検出のためのＨＬの参照信号による相関演算を行ない、その相関演算処理後の信号を演算処理部２２に出力する。ここで、ＨＬの参照信号とは、先頭タイミングを検出するためのエッジ部分を含んだ参照信号であり、以下、ハイレベル（Ｈ）からロウレベル（Ｌ）に遷移する場合について説明する。しかしながら、先頭タイミングがロウレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に遷移するエッジの場合には、そのＬからＨに遷移するエッジ部分を含んだ参照信号を用いることも可能である。この相関部２１の詳細については後述する。
【００２０】
演算処理部２２は、相関部２１からの相関演算出力信号に対して演算処理を行なうことによりピーク値を抽出して、そのピーク値を先頭タイミング検出部２３に出力する。
【００２１】
先頭タイミング検出部２３は、演算処理部２２から出力されるピーク値の中から先頭ピークを検出し、それを先頭タイミングとする。
【００２２】
ビット同期部１２は、先頭タイミング検出部２３から出力される先頭タイミング信号に基づいて、ビットデータを判定するときに用いられるビットタイミングクロック信号を生成してビット判定部１３に出力する。
【００２３】
ビット判定部１３は、ビット同期部１２から出力されるビットタイミングクロック信号に基づいて、受信信号のビット判定を行なうことによりデータを復調する。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施の形態における通信装置の各部における信号を説明するための図である。図３（ａ）は、タグ１からの応答信号（受信信号）を示す図である。図３（ｂ）は、包絡線検波部４によって包絡線検波された後のサブキャリア変調の受信信号を示す図である。
【００２５】
図３（ｃ）は、相関部２１が受信信号との相関演算を行なう際に使用するＨＬの参照信号を示す図である。図３（ｄ）は、相関部２１による相関演算結果（相関演算出力信号）を示す図である。
【００２６】
図３（ｅ）は、演算処理部２２によって検出されたピーク値を示す図である。先頭タイミング検出部２３は、ピーク値群３１の中から先頭のピーク値３２を検出し、それを先頭タイミングとする。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態における受信装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、包絡線検波部４は、アンテナ２を介してタグ１からの応答信号（受信信号）を受けて包絡線検波を行なう（Ｓ１１）。
【００２８】
次に、ＡＤＣ６は、ＨＰＦ５によって高周波成分が抽出されたサブキャリア変調の受信信号を受け、アナログ信号をデジタル信号に変換して変調信号先頭検出部１１内の相関部２１に出力する（Ｓ１２）。
【００２９】
相関部２１は、ＡＤＣ６から出力されるサブキャリア変調の受信信号に対して、変調信号先頭タイミング検出のためのＨＬの参照信号による相関演算を行なう（Ｓ１３）。この相関演算処理について、図５を用いながら詳細に説明する。
【００３０】
図５は、図３に示すサブキャリア変調の受信信号、ＨＬの参照信号および相関演算出力信号をサンプリング単位で示す図である。図５（ａ）は、サブキャリア変調の受信信号Ａを示しており、ａｎ−７〜ａｎ＋３はそれぞれ受信信号Ａにおけるサンプリング点を示している。この中で、ａｎ−７〜ａｎが相関演算の対象となっている。
【００３１】
図５（ｂ）は、ＨＬの参照信号を示しており、ｆ０〜ｆ７の８つの値に基づいて相関演算が行なわれることを示している。なお、ＨＬの参照信号のデータは、予め相関部２１が保持しているものとする。
【００３２】
相関部２１は、図５（ａ）に示すようなサブキャリア変調の受信信号の８つのサンプリング点における値と、図５（ｂ）に示すようなＨＬの参照信号の値とを用いて、次式（１）で相関演算を行なう。なお、ｉ＝０，１，２，...，７は、サンプリング番号を示している。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
図５（ｃ）は、相関部２１からの相関演算出力信号を示している。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、サブキャリア変調の受信信号ＡとＨＬの参照信号との相関が取れているので、相関部２１からの相関演算出力ｂｎがピーク値となっている。
【００３５】
図６は、相関演算出力がピーク値となる１サンプリング前のサブキャリア変調の受信信号、ＨＬの参照信号および相関演算出力信号をサンプリング単位で示す図である。図６（ａ）は、サブキャリア変調の受信信号Ａを示しており、ａｎ−８〜ａｎ＋３はそれぞれ受信信号Ａにおけるサンプリング点を示している。この中で、ａｎ−８〜ａｎ−１が相関演算の対象となっている。図６（ｂ）は、ＨＬの参照信号を示しており、図５（ｂ）に示すものと同様である。
【００３６】
相関部２１は、図６（ａ）に示すようなサブキャリア変調の受信信号の８つのサンプリング点における値と、図６（ｂ）に示すようなＨＬの参照信号の値とを用いて、次式（２）で相関演算を行なう。
【００３７】
【数２】
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【００３８】
図６（ｃ）は、相関部２１からの相関演算出力信号を示している。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、サブキャリアの受信信号Ａにおけるサンプリング点がピーク値の１サンプリング前のものであるので、相関部２１からの相関演算出力ｂｎ−１がピーク値の１つ前の値となっている。
【００３９】
このように、相関部２１は、サンプリング周期で相関演算を行なう受信信号の値をずらしながら、相関演算処理を行ない、相関演算結果を順次相関演算出力信号として演算処理部２２に与える。サンプリング周期で相関演算を行なうサンプリング点をスライディングさせながら演算を行なうので、このような演算をスライディング相関と呼ぶ。
【００４０】
次に、演算処理部２２は、相関部２１から相関演算出力信号を受け、演算処理を行なうことによりピーク値を検出する（Ｓ１４）。そして、先頭タイミング検出部２３は、演算処理部２２によって検出されたピーク値の中から先頭ピーク値を検出して、先頭タイミングとする（Ｓ１５）。
【００４１】
ビット同期部１２は、先頭タイミング検出部２３から出力される先頭タイミング信号に基づいて、ビットデータを判定するときに用いられるビットタイミングクロック信号を生成してビット判定部１３に出力する。そして、ビット判定部１３は、ビットタイミングクロック信号に基づいて、受信信号のビット判定を行なうことによりデータを復調する（Ｓ１６）。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態における受信装置によれば、相関部２１がサブキャリア変調の受信信号とＨＬの参照信号との相関演算を行なうようにしたので、相関演算を行なうサンプリング数を減らすことができ、使用するレジスタ数もＨＬの参照信号のデータ数に応じて削減することが可能となった。また、相関演算処理を行なうサンプリング数を減らすことができるため、演算処理量を低減することが可能となった。
【００４３】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、タグ１から受けた受信信号のノイズを考慮していなかった。本発明の第２の実施の形態における受信装置は、受信信号にノイズが入っている場合でも、正確に先頭タイミングを検出することを可能とするものである。
【００４４】
本発明の第２の実施の形態における受信装置の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態における受信装置３の構成および復調部７の構成と同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰り返さない。
【００４５】
図７は、本発明の第２の実施の形態における通信装置の各部における信号を説明するための図である。図７（ａ）は、ノイズがある場合のタグ１からの応答信号（受信信号）を示す図である。図７（ｂ）は、包絡線検波部４によって包絡線検波された後のサブキャリア変調の受信信号を示す図である。
【００４６】
図７（ｃ）は、相関部２１による相関演算結果（相関演算出力信号）を示す図である。図７（ｄ）は、演算処理部２２によって検出されたピーク値を示す図である。先頭タイミング検出部２３は、ピーク値群の中からしきい値以下のピーク値群４３を除外し、しきい値を超えるピーク値群４１の中から先頭のピーク値４２を検出し、それを先頭タイミングとする。
【００４７】
図８は、本発明の第２の実施の形態における受信装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、包絡線検波部４は、アンテナ２を介してタグ１からの応答信号（受信信号）を受けて包絡線検波を行なう（Ｓ２１）。
【００４８】
次に、ＡＤＣ６は、ＨＰＦ５によって高周波成分が抽出されたサブキャリア変調の受信信号を受け、アナログ信号をデジタル信号に変換して変調信号先頭検出部１１内の相関部２１に出力する（Ｓ２２）。
【００４９】
相関部２１は、ＡＤＣ６から出力されるサブキャリア変調の受信信号に対して、変調信号先頭タイミング検出のためのＨＬの参照信号による相関演算を行なう（Ｓ２３）。この相関演算処理については、第１の実施の形態において説明したものと同様である。
【００５０】
次に、演算処理部２２は、相関部２１から相関演算出力信号を受け、演算処理を行なうことによりピーク値を検出する（Ｓ２４）。そして、先頭タイミング検出部２３は、演算処理部２２によって検出されたピーク値の中からしきい値以下のものを雑音と判定して除去し（Ｓ２５）、しきい値を超えるピーク値の中から先頭ピーク値を検出して、先頭タイミングとする（Ｓ２６）。
【００５１】
ビット同期部１２は、先頭タイミング検出部２３から出力される先頭タイミング信号に基づいて、ビットデータを判定するときに用いられるビットタイミングクロック信号を生成してビット判定部１３に出力する。そして、ビット判定部１３は、ビットタイミングクロック信号に基づいて、受信信号のビット判定を行なうことによりデータを復調する（Ｓ２７）。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態における受信装置によれば、先頭タイミング検出部２３がしきい値以下のピーク値を除外して先頭タイミングを検出するようにしたので、第１の実施の形態において説明した効果に加えて、耐雑音性能の高い変調信号の先頭検出を行なうことができ、より正確なビット判定を行なうことが可能となった。
【００５３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  タグ、２  アンテナ、３  受信装置、４  包絡線検波部、５  ＨＰＦ、６  ＡＤＣ、７  復調部、１１  変調信号先頭検出部、１２  ビット同期部、１３  ビット判定部、２１  相関部、２２  演算処理部、２３  先頭タイミング検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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