(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線部で受信した受信信号を復調部で復調して同相成分Ｉと直交成分Ｑを復調信号として生成し、前記復調信号を復号部で復号する受信装置であって、
前記受信装置は、前記復調信号に基づいて前記受信信号が正規の受信信号であるか否かを判定する信号判定部を備え、
前記信号判定部は、前記復調部で生成された前記同相成分Ｉと前記直交成分Ｑを極座標上の信号点に変換するコンスタレーション処理部と、前記コンスタレーション処理部で変換された前記極座標上の信号点に基づいて前記受信信号が正規の信号であるか否かを判定する受信信号判定部とを有し、
前記受信装置は、前記無線部と前記復調部と前記信号判定部と前記復号部の動作を停止させるスリープモードと、
前記無線部と前記復調部と前記信号判定部を動作させる信号判定モードと、
前記無線部と前記復調部と前記信号判定部と前記復号部を動作させる信号受信モードとを有し、
前記受信装置は、前記スリープモードと前記信号判定モードを交互に実行する間欠受信動作と、前記信号受信モードを連続して実行する連続受信動作で動作するものであり、
前記間欠受信動作で動作中に前記信号判定部で前記受信信号が正規の信号であると判定されたとき、前記間欠受信動作を前記連続受信動作に切り替えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記受信信号判定部は、所定の期間前記信号点を監視し、前記信号点が予め定めた前記極座標上の所定の位相領域に予め定めた第１の数以上ある場合、前記受信信号が正規の信号であると判定することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記受信信号判定部は、所定の期間前記信号点を監視し、前記信号点が予め定めた前記極座標上の所定の振幅領域に予め定めた第２の数以上ある場合、前記受信信号が正規の信号であると判定することを特徴とする請求項１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、携帯型無線機等において省電力化を実現するための間欠受信動作を行う受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーで駆動する携帯無線機や受信装置において、消費電力を抑えるために、間欠受信を行う受信装置が知られている。この間欠受信は、受信装置の受信回路をスリープさせて消費電力を抑え、一定間隔で受信回路を動作させて受信信号の有無を判定し、受信信号があると判定すると、連続して受信信号を受信し、その受信信号を復調、復号処理を行い、音声を出力する連続受信動作へ移行するものである。
【０００３】
この受信信号の有無を判定するのに、従来は、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）が用いられていた。例えば、ＲＳＳＩを閾値と比較して、閾値以上の値であれば受信信号であると判定し、連続受信動作に移行する間欠受信動作を行う受信装置が、特許文献１において開示されている。
【特許文献１】特開２０１１−１７６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＲＳＳＩは、外来ノイズによってその値が変化する。よって、前記特許文献１に記載の無線通信端末のようにＲＳＳＩを閾値と比較して判定する場合、外来ノイズの影響で判定を誤る可能性がある。例えば、ＲＳＳＩの閾値を低く設定した場合には、外来ノイズによって正規の受信信号がなくても連続受信動作へと移行してしまう問題があり、逆に、ＲＳＳＩの閾値を高く設定した場合には、ＲＳＳＩが閾値より小さい正規の受信信号を見落として受信ができないという問題があった。閾値を低くして誤検出で通常の受信動作へと移行してしまうと消費電力を抑える効果が薄れてしまい、閾値を高くすれば消費電力を抑える効果は高くなるが本来受信すべき信号が受信できないというように、それぞれの場合に課題が存在した。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、消費電力を抑えるための間欠受信時の受信信号の判定を、従来のＲＳＳＩを用いた判定でなく、復調信号を用いて受信信号が正規の信号であるか否か判定することで、誤判定により連続受信動作に移行してしまうことによる無駄な動作がなくなり、消費電力を抑えることができる受信装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１は、無線部で受信した受信信号を復調部で復調して同相成分Ｉと直交成分Ｑを復調信号として生成し、前記復調信号を復号部で復号する受信装置であって、前記受信装置は、前記復調信号に基づいて前記受信信号が正規の受信信号であるか否かを判定する信号判定部を備え、前記信号判定部は、前記復調部で生成された前記同相成分Ｉと前記直交成分Ｑを極座標上の信号点に変換するコンスタレーション処理部と、前記コンスタレーション処理部で変換された前記極座標上の信号点に基づいて前記受信信号が正規の信号であるか否かを判定する受信信号判定部とを有し、
前記受信装置は、前記無線部と前記復調部と前記信号判定部と前記復号部の動作を停止させるスリープモードと、前記無線部と前記復調部と前記信号判定部を動作させる信号判定モードと、前記無線部と前記復調部と前記信号判定部と前記復号部を動作させる信号受信モードとを有し、前記受信装置は、前記スリープモードと前記信号判定モードを交互に実行する間欠受信動作と、前記信号受信モードを連続して実行する連続受信動作で動作するものであり、前記間欠受信動作で動作中に前記信号判定部で前記受信信号が正規の信号であると判定されたとき、前記間欠受信動作を前記連続受信動作に切り替えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２は、請求項１に加えて、前記受信信号判定部は、所定の期間前記信号点を監視し、前記信号点が予め定めた前記極座標上の所定の位相領域に予め定めた第１の数以上ある場合、前記受信信号が正規の信号であると判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３は、請求項１に加えて、前記受信信号判定部は、所定の期間前記信号点を監視し、前記信号点が予め定めた前記極座標上の所定の振幅領域に予め定めた第２の数以上ある場合、前記受信信号が正規の信号であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の受信装置によれば、消費電力を抑えるための間欠受信時の受信信号の判定を、従来のＲＳＳＩを用いた判定でなく、復調信号を用いて受信信号が正規の信号であるか否か判定することで、誤判定により連続受信動作に移行してしまうことによる受信部、復調部、復号部などの無駄な動作がなくなり、消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１における受信装置１０の構成を表したブロック図である。
【図２】本発明の受信装置１０における間欠受信動作の流れを表したフローチャートである。
【図３】（ａ）は、データのサンプリングとシンボルタイミング探索の概念図であり、（ｂ）は、（ａ）における全サンプリングデータをコンスタレーション表示したものであり、（ｃ）は、（ａ）におけるサンプリングタイミングのうち３つのタイミングについてそれぞれコンスタレーション表示したものである。
【図４】（ａ）は、位相角によるコンスタレーションを用いた判定の一例を表した図であり、（ｂ）は、振幅値によるコンスタレーションを用いた判定の一例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１２】
本発明における受信装置は、ＱＰＳＫ変調方式によりデジタル変調された送信信号を受信するための受信装置として説明を行う。また、この信号には音声データと音声データを復号する際に同期をとるための同期ワードが含まれる。
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明を行う。図１に示すのは、本発明における受信装置１０の構成を表したブロック図である。この図１に示す受信装置１０において、無線部１２は、アンテナ１１で受信した受信信号である高周波信号（ＲＦ信号）を中間周波信号（ＩＦ信号）または、ベースバンド信号に変換する回路である。Ａ／Ｄ変換部１３は、無線部１２から出力されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。復調部１４は、Ａ／Ｄ変換部１３から出力されるデジタル信号を復調する。信号判定部２１は、復調した復調信号に基づいて受信信号がノイズ等の不要な信号ではない正規の信号であるか否かを判定するための回路である。同期検出部１５は、復調部１４で復調した復調信号から同期ワードを検出する回路である。復号処理部１６は、検出された同期ワードを基に復調した信号を復号処理する回路である。制御部１７は、間欠受信動作の制御を含む受信装置の制御を担う回路である。
【００１３】
復調部１４は、Ａ／Ｄ変換部１３においてサンプリングされた受信信号のサンプリングデータを記憶して蓄積するデータ蓄積部１８と、データ蓄積部１８に蓄積されたサンプリングデータを後段の信号復調部２０に出力するデータと送るタイミングを制御するタイミング制御部１９と、データ蓄積部１８から出力されたサンプリングデータを復調する信号復調部２０とで構成されている。
【００１４】
信号判定部２１は、信号複調部２０で復調されたサンプリングデータを極座標上における分布データに変換するコンスタレーション処理部２２と、コンスタレーション処理部２２によって変換された極座標上の分布データを基にシンボル点の有無を判別し、そのシンボル点の有無によって受信した信号が正規の信号であるか否かを判定する受信信号判定部２３とで構成されている。
【００１５】
本発明における受信装置１０の動作モードは、スリープモード、信号判定モード、信号受信モードの３種類の動作モードがある。スリープモードは、制御部１０以外、無線部１２、復調部１４、信号判定部２１、復号部１６などの動作を停止させ、受信動作を停止している状態である。信号判定モードは、無線部１２と復調部１４と信号判定部２１を動作させて、間欠受信動作時に受信した信号が信号判定部２１にある受信信号判定部２３で正規の信号であるか否か判定するモードである。ここで間欠受信動作とは、スリープモードと信号判定モードを交互にそれぞれ所定の時間実行する動作である。信号受信モードは、受信装置を構成するすべて回路を動作させた状態である。間欠受信動作時に受信した信号が受信信号判定部２３で正規の信号と判定された場合、信号受信モードを連続して実行する連続受信動作に切り替わり、サンプリングされた受信信号を信号復調部２０で復調し、復調された復調信号から同期検出部１５で同期ワードを検出し、同期ワードを基点にして音声データのビット情報を復号処理部１６で復号する。
【００１６】
次に、本発明における受信した信号が正規の信号であるか否か判定する方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すのは、受信したデータをサンプリングするタイミングを表すサンプリング点からシンボル点（符号点）が存在するタイミングを探索する概念図である。この図３（ａ）において、楕円形で示した点がサンプリング点で、サンプリング点の中にバツ印で示した点がシンボルタイミングであり、Ａ／Ｄ変換部１３がシンボルレート（１シンボルを伝送する速度）の８倍の速さでオーバーサンプリングしていることを表している。
間欠受信動作時において受信した受信信号が正規の信号であるか否か判別するためには、Ａ／Ｄ変換部１３でシンボルレートの８倍の速さでオーバーサンプリングされた複数のサンプリングデータをデータ蓄積部１８で記憶し、記憶したサンプリングデータの中からシンボル点の有無を検出する必要がある。Ａ／Ｄ変換部１３は、シンボルレートの８倍の速さでサンプリングを行っているので、１シンボル間隔に８サンプリング点が存在する。８サンプリング点毎のサンプリング点は、異なるシンボル期間に存在し、異なるシンボル点を基準とするとそれぞれのサンプリングのタイミングは同じと見なせる。従って、図３（ａ）のようにサンプリングのタイミングの数は８でタイミング１〜８に分けられる。この例ではタイミング４のサンプリング点にシンボル点が存在するタイミングであることを表している。このタイミング１〜８でサンプリングデータを順次復調していき、シンボル点の有無を検出できるか否かで受信した信号が正規の信号であるか否かを判定する。
なお、４倍のオーバーサンプリングであれば、サンプリングのタイミング数は４となる。
【００１７】
図３（ｂ）に示すのは、図３（ａ）における間欠受信動作時に受信した受信信号のサンプリングデータの一部をコンスタレーション表示したものである。ここで、コンスタレーション表示とは、各サンプリング点におけるサンプリングデータについて同相成分Ｉ（In-phase）を横軸、直交成分Ｑ（Quadrature）を縦軸として、サンプリングデータを２次元の複素平面上にプロットして表現したものである。このように、各サンプリングデータのＩ成分、Ｑ成分がわかれば、サンプリングデータの位相角と振幅の情報も得られる。例えば、サンプリングデータｎの位相角θｎについては、θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｎ／Ｉｎ）というように、アークタンジェントによって求めることができる。この図３（ｂ）からも分かるように、各サンプリングデータのＩ成分、Ｑ成分は様々に変化していくため、プロット点（信号点）は第１象限から第４象限まで広く分布しているが、ＱＰＳＫ変調方式におけるシンボル点は、位相角４５度、１３５度、２２５度、３１５度の線上の位置に存在する。
【００１８】
図３（ｃ）に示すのは、図３（ａ）におけるサンプリングのタイミング１〜８のうち３つのタイミングについてそれぞれコンスタレーション表示したものである。３つの図の真ん中のタイミング４でのサンプリングデータについてのプロット点はシンボル点と一致し、タイミング１とタイミング８の場合には、サンプリングデータがシンボル点から離れているためシンボル点ではないことを表している。
【００１９】
次に、コンスタレーション表示を用いて受信信号が正規の信号であるのかノイズなのかを判定する方法について説明する。図３（ｃ）のように各サンプリングのタイミングでのサンプリングデータについてコンスタレーション表示をしているが、受信した信号が正規の信号であるのかノイズであるのかを判定するにはある程度の数のサンプリングデータ（例えば８サンプリングデータ以上）が必要である。従って、第２象限から第４象限まで分布しているサンプリングデータのＩ成分とＱ成分の絶対値を求めて第１象限に変換して第１象限にまとめてから判定する。その判定方法は、位相角による判定方法と振幅値による判定方法がある。
【００２０】
図４（ａ）に示すのは、位相角による判定の一例を表した図である。位相角による判定方法は、図３（ａ）で示すサンプリングのタイミング１〜８のそれぞれのタイミング毎に判定を行い、位相角４５度の位置を中心に例えば、±２７度の範囲内に全てのサンプリングデータが存在すれば、受信信号は正規の信号であると判定し、図４（ａ）のように１つでも位相角４５度±２７度の範囲内に存在しないサンプリングデータ（ポイント７）があればノイズであると判定する。
なお、上記の正規の信号の判定条件として、対象となる全てのサンプリングデータが所定の位相角の範囲内に入っていることにしているが、これに限定するものではない。例えば、サンプル数に応じて正規の信号の判定する条件の数を実機検証等で決定すればよい。
【００２１】
もう一つのコンスタレーション表示を用いた判定方法は、図４（ｂ）に示す復調信号の振幅値による判定方法である。この振幅値による判定方法は、受信した信号の強度に応じて復調信号の振幅値が変化することを考慮して、サンプリングデータの振幅値に対して正規分布を適用して判定を行うものである。振幅値による判定方法では、第１象限に変換した各タイミングのサンプリングデータ（図４（ｂ）では８サンプリングデータ）のＩＱ成分を平均して基準点を求め、その基準点の振幅値ｈｃを以下の式で求める。ただし、ｎはサンプリングの各タイミングのサンプリングデータ数を表し、今回の例ではサンプル数は８となる。
基準点のＩ成分：Ｉｃ＝（Ｉ１＋Ｉ２＋・・・＋Ｉｎ）／ｎ
基準点のＱ成分：Ｑｃ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎ）／ｎ
基準点の振幅値ｈｃ＝√（Ｉｃ２＋Ｑｃ２）
次に、各サンプリングデータの振幅値ｈｎを以下の式で求める。
各サンプリングデータの振幅値ｈｎ＝√（Ｉｎ２＋Ｑｎ２）
次に、基準点を利用して偏差ｔ及び分散ｓを求める。
偏差ｔｎ＝（｜ｈｎ−ｈｃ｜）２
分散ｓ＝（ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔｎ）／ｎ
従って、標準偏差σが以下の通り求められる。
標準偏差σ＝√ｓ
このようにして、標準偏差σが求まるので、正規の信号が存在する確率が９５．４％となる２σの範囲内を正規の信号と判定する範囲とする場合には、基準点の振幅値ｈｃよりも−２σ若しくは＋２σの範囲を正規の信号と判定する範囲とする。すなわち、
ｒ１≦ｈｃ≦ｒ２
※  ｒ１＝ｈｃ−２σ、ｒ２＝ｈｃ＋２σ
を正規の信号と判定する範囲とすると、８サンプリングデータをプロットして判定すると、９５．４％という確率から考えると正規の信号であってもサンプリングデータの１つはノイズと判定される可能性があるので、８つのサンプリングデータのうち２つ以上のサンプリングデータがｒ１≦ｈｃ≦ｒ２の範囲外に存在した場合に、受信信号をノイズと判定する。ここで、図４（ｂ）に示すのは、振幅値による判定の一例を表した図である。この例では、振幅値がｒ２よりも大きいサンプリングデータが１つプロット（ポイント５）されたが、その他の７つのサンプリングデータはｒ１≦ｈｃ≦ｒ２の範囲内に収まっているため、正規の信号であると判定する。
上記のように、コンスタレーション表示を用いて受信信号が正規の信号であるのかノイズなのかを判定する方法として、復調信号の位相角、または振幅値で判定したが、判定の精度をより高めるために、位相角と振幅値との両方を併用してもよい。
【００２２】
図２に示すのは、本発明の受信装置１０における間欠受信動作から連続受信動作に切り替わる流れを表したフローチャートである。この図２に基づいて、本発明の受信装置１０の動作の流れを説明する。スリープモードでスタートし、先ずは制御部１７に内蔵された間欠受信タイマ２５をスタートする（Ｓ２０１）。これは、間欠受信タイマ２５の時間が予め設定された設定時間（例えば１０秒）に達するまで受信動作をスリープモードにして消費電力を抑えるためのものである。そして、間欠受信タイマ２５の時間が設定時間１０秒に達したか否かを判定する（Ｓ２０２）。間欠受信タイマ２５の時間が設定時間に達していない場合（Ｓ２０２−Ｎｏ）は、（Ｓ２０２）に戻って間欠受信タイマ２５の時間が設定時間に達するまで繰り返す。間欠受信タイマ２５の設定時間に達した場合（Ｓ２０２−Ｙｅｓ）には、無線部１２、Ａ／Ｄ変換部１３、復調部１４及び信号判定部２１をウェイクアップさせて（Ｓ２０３）、信号判定モードに切り替わる。この信号判定モードでは、アンテナ１１から入力されたＲＦ信号を無線部１２で受信し、受信した受信信号をＡ／Ｄ変換部１３でサンプリングし、サンプリングした受信信号のサンプリングデータを復調部１４で復調する。受信信号が正規の信号であるか否か判定するために、サンプリングデータを復調部１４のデータ蓄積部１８に記憶する。次に、記憶されたサンプリングデータをサンプリングのタイミング毎に信号復調部２０で復調し、復調した復調信号をコンスタレーション処理部２２で極座標上に分布データ（コンスタレーション）として変換し、この分布データが受信信号判定部２３で正規の信号であるか否か判定を行う（Ｓ２０４）。このコンスタレーションによる判定の具体的な方法としては、前述の位相角、または振幅値、または位相角と振幅値の組み合わせによって行われる。コンスタレーションによる判定の結果、受信信号が正規の信号であると判定された場合（Ｓ２０４−Ｙｅｓ）には、正規の信号であると判定されたサンプリングのタイミングで連続受信動作に移行して復調、復号処理を行う（Ｓ２０５）。コンスタレーションによる判定の結果、サンプリングの各タイミングにおいて受信信号が正規の信号でなくノイズであると判定された場合（Ｓ２０４−Ｎｏ）には、無線部１２、Ａ／Ｄ変換部１３、復調部１４及び信号判定部２１をスリープモードに切り替え（Ｓ２０６）てからＳ２０１に戻って、再度、間欠受信動作に入る。
【００２３】
なお、間欠受信動作時の信号判定モードに必要な時間としては、１００ミリ秒あれば十分である。その根拠は次のとおりである。シンボルレートを４８００シンボル／秒とすると、１シンボル期間は約０．２ミリ秒となる。従って、間欠受信動作時の受信時間は、８シンボル期間のデータで正規の信号であるか否か判定する場合、受信に必要な時間は０．２（ミリ秒）×８＝１．６（ミリ秒）となり、この時間がプロット点を監視する所定の期間に相当する。その他に電源の立上り時間を５０ミリ秒とし、正規の信号であるか否か判定処理に４０ミリ秒かかるとすると、約１００ミリ秒あれば受信信号の判定が可能となるからである。
【００２４】
以上のように、消費電力を抑えるための間欠受信時の受信信号の判定を、復調信号を用いて受信信号が正規の信号であるか否か判定することで、誤判定により連続受信動作に移行してしまうことによる無駄な動作がなくなり、消費電力を抑えることができる受信装置を実現できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０…受信装置、１１…アンテナ、１２…無線部、１３…Ａ／Ｄ変換部、１４…復調部、１５…同期検出部、１６…復号処理部、１７…制御部、１８…データ蓄積部、１９…タイミング制御部、２０…信号復調部、２１…信号判定部、２２…コンスタレーション処理部、２３…受信信号判定部、２５…間欠受信タイマ。
【図１】
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【図２】
0006497045.tif 000003
【図３】
0006497045.tif 000004
【図４】
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