(57)【要約】【課題】低消費電力化および小型化を図ることが可能な無線通信装置を得る。【解決手段】入力データ１が一方から順次入力されて、入力動作毎に入力データ１が順次他方側へシフトされるタップ付遅延線を有し、入力データ１に対するインパルス応答の遅延時間が変更可能で、当該インパルス応答に基づいて決定されるタップ係数と入力データ１との積和を計算して出力する遅延時間可変フィルタ２と、遅延時間可変フィルタ２の遅延時間を制御する遅延量５と、遅延時間可変フィルタ２の積和計算のオン／オフを制御するフィルタ出力計算制御４と、遅延時間可変フィルタ２のタップ付遅延線における入力データ１のシフト動作のオン／オフを制御する入力信号シフト制御６を出力する制御部３とを備え、入力データ１のサンプル周波数を変換して出力する。【選択図】        図１
2004260228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のサンプル周波数を変換するためのタイミング調整器を備えた無線通信装置であって、
上記タイミング調整器は、
入力信号が一方から順次入力されて、入力動作毎に入力信号が順次他方側へシフトされるタップ付遅延線を有し、上記入力信号に対するインパルス応答の遅延時間が変更可能で、上記インパルス応答に基づいて決定されるタップ係数と上記入力信号との積和を計算して出力する遅延時間可変フィルタと、
上記遅延時間可変フィルタの上記遅延時間を制御する遅延量制御手段と、
上記遅延時間可変フィルタの上記積和計算のオン／オフを制御するフィルタ出力計算制御手段と、
上記遅延時間可変フィルタの上記タップ付遅延線における上記入力信号のシフト動作のオン／オフを制御する入力信号シフト制御手段と
を備えている
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
上記タイミング調整器は、
上記遅延時間可変フィルタの上記インパルス応答を外部から指定するためのインパルス応答指定手段を
さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
上記遅延量制御手段は、
外部から周波数偏移が入力されて、当該周波数偏差を補償するような遅延時間を計算して出力する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
上記遅延量制御手段は、
上記遅延時間可変フィルタの上記インパルス応答の遅延時間のシフト範囲に一定のしきい値をあらかじめ設けておき、上記インパルス応答の遅延時間が当該しきい値を越える場合に、遅延時間を一定量だけ戻す処理を行う遅延量制限部を有し、
上記入力信号シフト制御手段は、
上記インパルス応答の位相が上記遅延時間可変フィルタの入力側にシフトすることによってその遅延時間が上記しきい値を越える場合に、上記しきい値を越える直前の状態から上記遅延量制限部が処理を実行した直後の状態に移行する間で、上記遅延時間可変フィルタの上記タップ付遅延線におけるシフト動作を２回行なう
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記遅延量制御手段は、
上記遅延時間可変フィルタの上記インパルス応答の遅延時間のシフト範囲に一定のしきい値をあらかじめ設けておき、上記インパルス応答の遅延時間が当該しきい値を越える場合に、遅延時間を一定量だけ戻す処理を行う遅延量制限部を有し、
上記入力信号シフト制御手段は、
上記インパルス応答の位相が上記遅延時間可変フィルタの入力側と反対側にシフトすることによってその遅延時間が上記しきい値を越える場合に、上記しきい値を越える直前の状態から上記遅延量制限部が処理を実行した直後の状態に移行する間で、上記遅延時間可変フィルタの上記タップ付遅延線におけるシフト動作を行なわない
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記無線通信装置は、
上記入力信号を受信するためのアンテナ手段と、
上記アンテナ手段により受信された上記入力信号に所定の処理を行って、上記遅延時間可変フィルタに出力するアナログ手段と
を備え、
上記タイミング調整器は、
上記アナログ手段の特性を補償するための特性補償値を計算する特性補償値計算手段と、
計算された上記特性補償値を用いて、上記遅延時間可変フィルタの上記インパルス応答を生成するインパルス応答生成手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記遅延時間可変フィルタは、
上記入力信号のサンプル周波数が無線通信装置の固有のシンボル周波数の非整数倍である場合に、当該入力信号のサンプル周波数を上記シンボル周波数の整数倍に変換する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
上記無線通信装置は、
上記遅延時間可変フィルタから出力される出力データをアナログ信号に変換するディジタル−アナログ変換手段をさらに備え、
上記遅延時間可変フィルタは、
上記入力信号のサンプル周波数と上記ディジタル−アナログ変換手段の動作クロック周波数との比率が非整数倍である場合に、当該入力信号のサンプル周波数を上記クロック周波数の整数倍に変換する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
上記入力信号の受信時に、上記遅延時間可変フィルタにより波形整形を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
上記入力信号の送信時に、上記遅延時間可変フィルタにより波形整形を行った後に、送信することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は無線通信装置に関し、特に、ディジタルデータのタイミング調整機能を有する無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にディジタル無線受信機ではＡ／Ｄ変換器によってアナログの受信信号をディジタル信号に変換した後にディジタル信号処理により復調操作を行う。一台の受信機で複数の無線通信システムの処理を行うマルチモード無線受信機では、対応する無線通信システム毎にシンボル周波数が異なるため、それぞれのシンボル周波数の整数倍のサンプルクロックでアナログ─ディジタル変換を行うと、Ａ／Ｄ変換器が同時に対応する無線通信システムの数だけ必要になったり、Ａ／Ｄ変換器のサンプルクロック生成部が複雑になるなどし、受信機の消費電力が増大したり、装置の小型化が難しくなる等の問題がある。
【０００３】
これに対して、各無線通信システムの受信信号を共通クロックでサンプリングすることにより受信機の低消費電力化および装置の小型化を図るものが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
澤井  亮、外３名著，「マルチモード・マルチサービスソフトウェア無線通信システムのための適応シンボルタイミング同期法に関する一検討」，電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会予稿集ＳＲ００−０４，２０００年４月，ｐ．２５−３２（第５図）
【０００５】
上記の非特許文献１の場合、シンボル周波数とサンプル周波数の比が非整数倍になるため、本来のシンボルタイミングと、サンプルタイミングにずれが生じるが、当該文献１の受信装置では、シンボルタイミングに一番近いサンプル点を復調に利用する。
【０００６】
当該文献１においては、受信データは無線通信システムのシンボル周波数と非整数倍の関係にあるサンプル周波数でサンプルされた信号である。受信データからシンボルタイミングに一番近いサンプル点を抽出する方式として、文献１に記載された従来の受信装置では、シンボルタイミングと、シンボルタイミングに一番近いサンプル点とのずれのパターンに周期性があることを利用し、状態遷移パターン数列生成部において対応システムごとのずれのパターンを生成する。制御装置がずれパターンと波形整形フィルタ出力の位相関係をシフトし、同期点抽出部において取り得る全ての位相関係について、サンプル点出力のうち、ずれパターンに一致するサンプル電力の総和を計算する。全て計算した後、電力総和が最大となる位相を同期点として、その位相におけるずれパターンに対応したサンプルを波形整形フィルタの出力から抜き出して復調部に送る。復調部では復調処理を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献１に示す従来の受信装置では、受信データを波形整形した結果からナイキスト点を抽出できない方式であるので、復調特性が劣化するといった問題点がある。この種の劣化を抑えるためには、受信データのシンボル周波数に対して、サンプル周波数をナイキスト点とサンプル点のずれが特性に影響を与えない程度に大きく取る必要があるが、これは受信機の低消費電力化および装置の小型化に反するといった問題点がある。
【０００８】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、無線機の低消費電力化および装置の小型化を図ることが可能な無線通信装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、入力信号のサンプル周波数を変換するためのタイミング調整器を備えた無線通信装置であって、上記タイミング調整器は、入力信号が一方から順次入力されて、入力動作毎に入力信号が順次他方側へシフトされるタップ付遅延線を有し、上記入力信号に対するインパルス応答の遅延時間が変更可能で、上記インパルス応答に基づいて決定されるタップ係数と上記入力信号との積和を計算して出力する遅延時間可変フィルタと、上記遅延時間可変フィルタの上記遅延時間を制御する遅延量制御手段と、上記遅延時間可変フィルタの上記積和計算のオン／オフを制御するフィルタ出力計算制御手段と、上記遅延時間可変フィルタの上記タップ付遅延線における上記入力信号のシフト動作のオン／オフを制御する入力信号シフト制御手段とを備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるタイミング調整方法および無線通信装置の構成を示す図である。図１においては、無線通信装置におけるタイミング調整器の部分のみを記載している。実際の無線通信装置には、データの送受信を行うためのアンテナや、当該アンテナで受信したアナログの受信信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が、図１の構成に追加される。
【００１１】
図１に示すように、本発明の無線通信装置のタイミング調整器には、入力データ１が入力される遅延時間可変フィルタ２と、当該遅延時間可変フィルタ２の動作の制御を行う制御部３とが設けられている。制御部３からは、図１に示すように、フィルタ出力計算制御４，遅延量５，入力データシフト制御６の３つの制御信号が、遅延時間可変フィルタ２に対して出力され、これにより、遅延時間可変フィルタ２において入力データ１のサンプル周波数が変換されて出力データ７となって出力される。
【００１２】
次に動作を説明する。遅延時間可変フィルタ２にはサンプル周期Ｔ１でサンプルされた入力データ１が順次入力される。遅延時間可変フィルタ２は、フィルタのインパルス応答の遅延時間が変更可能なフィルタで、その遅延時間は制御部３から入力される遅延量５によって制御される。フィルタ出力計算制御４は、遅延時間可変フィルタ２のフィルタ出力計算を制御する信号で、オンの場合はフィルタ出力が計算され，遅延時間可変フィルタ２より出力されるが、オフの場合は出力が行われない。入力データシフト制御６は、遅延時間可変フィルタ２内部の入力データシフトを制御する信号で、オンの場合は、入力される入力データ１が、遅延時間可変フィルタ２の内部に設けられている複数の遅延素子からなるタップ付遅延線２７（図２参照）に取り込まれて順次シフトされ、オフの場合には当該シフトは行われない。出力データ７は、遅延時間可変フィルタ２より出力される信号である。
【００１３】
図１において、フィルタ出力信号制御４、遅延量５、入力データシフト制御６を適切に制御することにより、遅延時間可変フィルタ２出力のサンプル周期を可変できる。図２を用いて、サンプル周期Ｔ１の入力データ１をサンプル周期Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）の出力データ７に変換する場合の制御方法を詳細に説明する。
【００１４】
図２（ａ）〜（ｆ）において、２７は遅延時間可変フィルタ２内のタップ付遅延線であり、ここでは説明のために抜き出してある。符号８〜１９はタップ付遅延線２７を構成する遅延素子である。遅延時間可変フィルタ２に入力される入力データ１はタップ付遅延線２７の左側から入力され、動作毎に順次右側にシフトされる。説明のため、遅延素子８〜１９の中に、状態（ａ）から（ｆ）における遅延素子の値を、ａ０，ａ１，・・・のように記してある。
【００１５】
符号２０〜２５は、状態（ａ）から（ｆ）における遅延時間可変フィルタ２のインパルス応答を連続的に表現したもので、各遅延素子８〜１９の値に乗算されるタップ係数は、各遅延素子８〜１９から伸びている垂線と、インパルス応答２０〜２５との交点に記した丸で表現している。２６は基準インパルス応答で、インパルス応答２０と同じものである。ここでは、インパルス応答２０〜２５が時間的に変動していく様子の説明をわかりやすくする目的で、基準位置を示すものとして基準インパルス応答２６を使用する。
【００１６】
次に、タップ付遅延線２７に、サンプル周期Ｔ１でサンプルされた入力データ１の信号系列Ａ＝｛ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，・・・｝が、ａ０から順に入力され、信号系列Ａに対して遅延時間可変フィルタ２によってフィルタ処理とタイミング調整を同時に行い、サンプル周期Ｔ２＝Ｔ１＋δの信号系列を出力する場合の動作を説明する。
【００１７】
状態（ａ）では入力信号系列の最初の要素ａ０がタップ付遅延線２７に入力され、遅延素子８の値がａ０となる。この状態で遅延素子８〜１９の値と、インパルス応答２０に相当するタップ係数の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力データ７として計算される。なおこの説明では遅延素子８〜１９の初期値を０としているが、これは説明を簡単にするためであり、実際に本方式を使用するときには０に制限する必要はない。
【００１８】
次に、状態（ａ）から（ｂ）に移ると、タップ付遅延線２７に入力信号系列の２番目の要素ａ１が入力され、遅延素子８の値が右隣の遅延素子９にシフトされる。また、（ａ）から（ｂ）に状態が移る過程で、遅延時間可変フィルタ２のインパルス応答２０の遅延時間をδだけ入力側に進めて、インパルス応答２１の状態にする。この処理は図１において、遅延量５をδとして入力することで実現する。この状態で、同じように遅延素子８〜１９の値と、インパルス応答２１に相当するタップ係数の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力データ７として計算される。
【００１９】
状態が（ｂ）から（ｃ）、（ｃ）から（ｄ）に移るときも、同じように信号系列が入力され、タップ付遅延線２７は右側に一段ずつシフトされる。インパルス応答２２および２３は、インパルス応答２０の遅延時間をそれぞれ、２δ、３δだけ入力側に進めたものとなり、それぞれに対応したタップ係数と、遅延素子８〜１９の値の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力データ７として計算される。
【００２０】
次に、状態（ｄ）のインパルス応答２３の遅延時間をさらにδだけ入力側に進めてインパルス応答２４となる状態が（すなわち、４δだけ入力側に進んでいる状態）が（ｅ）であるが、このように遅延時間を単純に進めていくと、インパルス応答の時間対称性の崩れが大きくなるため、遅延時間可変フィルタ２の性能が劣化してしまう。そこで本説明の例では、インパルス応答２４と、基準インパルス応答２６の位相差が入力データ１のサンプル周期Ｔ１を越える場合に、位相差を、規定の４δだけ入力側に進めた後にサンプル周期Ｔ１だけ遅らせるという処理を行う。この処理を行った状態が（ｆ）である。状態（ｄ）から（ｆ）に遷移する間に、上記インパルス応答処理に加えて、タップ付遅延線２７には信号系列の要素が２個（ａ４とａ５）入力され、シフトも２回分入力される。ただし、遅延時間可変フィルタ２の出力データ７の計算は状態（ｆ）で一回だけ行われる。図１において、この処理はフィルタ出力計算制御４と入力データシフト制御６を制御することで実現される。入力データシフト制御６が上記２回分のシフトを行うよう遅延時間可変フィルタ２に指示し、かつ、フィルタ出力計算制御４は、シフト１回後の状態（ｅ）では遅延時間可変フィルタ２の出力データ７の計算は行わずに、シフト２回後の状態（ｆ）で遅延時間可変フィルタ２の出力データ７を計算するよう指示する。
【００２１】
図２には（ｆ）以降の状態は示していないが、同じように動作毎にインパルス応答の遅延時間をδだけ入力側に進め、（ｅ）のように基準インパルス応答２６との位相差が基準限度Ｔ１を越える場合に上記と同様の処理を繰り返す。
【００２２】
なお、図２の説明では、説明を簡略化するために、基準インパルス応答２６をタップ付遅延線２７上で時間対称となるように記述したが、この場合、インパルス応答の左右非対称ずれは最大でＴ１となる。このずれを軽減するためには、基準インパルス応答２６をタップ付遅延線２７の中心より１／２Ｔ１だけ入力側より遅らせた位置に配置すると、上記のようなずれは、±１／２Ｔ１の範囲に納まるので、図２のような配置よりも特性は改善する。また、基準インパルス応答２６の位置に関する制限は特になく、遅延時間可変フィルタ２の所要特性や制御の容易性等を考慮して基準位置を決定すればよい。
【００２３】
また、図２では説明を簡略化するために、インパルス応答２０、２１、２２、２３、２５の基準インパルス応答２６からのずれを入力データ１のサンプル周期Ｔ１以下に抑えるものとしたが、上記の説明から、これを特に入力データ１のサンプル周期と同じ値や整数倍等に制限する必要はなく、これもフィルタの所要特性や制御の容易性等を考慮して決定すればよいことは明らかである。
【００２４】
なお、図２ではタップ付遅延線２７を構成する遅延素子８〜１９の数を１２個として説明したが，この数に制限が無いことは上記の説明から明らかである。
【００２５】
図２では遅延時間可変フィルタ２の構造をＦＩＲ型として説明したが、これはＦＩＲ型に限らずともインパルス応答の遅延時間を制御できるものであれば、いずれのものでもよい。また、インパルス応答の遅延時間の可変を容易にするために、タップ間のインパルス応答を遅延時間の多項式で近似する方法を使用しても同様の効果を奏する。
【００２６】
以上説明したように、図１の構成の無線通信装置および図２の制御方式によれば、入力データ１のサンプル周期がシンボル周期の非整数倍の関係にあっても、入力データ１のサンプル周期で遅延時間可変フィルタ２を動作させることができ、かつ、フィルタ出力のサンプル周期をシンボル周期の整数倍に調整することができるので、受信データのシンボル周波数に対してサンプル周波数を大きく取る必要がなくなり、無線通信装置の低消費電力化および小型化を実現することができる。
【００２７】
また、図１の装置および図２の方式によれば、入力信号に対するフィルタ処理とサンプル周期調整処理が同時に行えるので、入力信号のサンプル周期がシンボル周期の整数倍ではない場合に、フィルタのタップ係数を入力信号のサンプル周期で離散化した波形整形フィルタになるように設計し、出力のサンプル周期がシンボル周期の整数倍になるように制御することにより、理論通りの波形整形が実現でき、かつ、出力系列からのナイキスト点抽出を容易にすることができるという効果を有する。
【００２８】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２にかかるタイミング調整方法および無線通信装置の構成を示す図である。図３に示すように、本発明の無線通信装置には、アンテナ２８と、アナログ部２９と、Ａ／Ｄ変換器３０と、バッファメモリ３１と、遅延時間可変フィルタ２と、制御部３とが設けられている。制御部３からは、実施の形態１と同様に、フィルタ出力計算制御４、遅延量５、入力データシフト制御６の３つの制御信号が出力されている。遅延時間可変フィルタ２は、これらの制御信号の制御に基づいて、バッファメモリ３１から入力される入力データのサンプル周波数を変換して、出力データ７を出力する。
【００２９】
本実施の形態２では、実施の形態１で示したタイミング調整方法およびタイミング調整器を無線通信装置（受信側）に適用した場合について説明する。
【００３０】
次に動作を説明する。受信信号はアンテナ２８で受信され、アナログ部２９に入力される。アナログ部２９では入力信号に対して周波数変換やフィルタ処理、信号増幅など受信装置に特有な処理が行われ、Ａ／Ｄ変換器３０に出力する。Ａ／Ｄ変換器３０は、入力信号をアナログ─ディジタル変換する。バッファメモリ３１はＡ／Ｄ変換器３０の出力を一時的に記憶する。
【００３１】
遅延時間可変フィルタ２は、バッファメモリ３１に記憶された信号を順次読み込み、実施の形態１に示した処理を行う。制御部３は、Ａ／Ｄ変換器３０から出力される信号のサンプル周期Ｔ１と出力データ７のサンプル周期Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）とに基づき、実施の形態１に示したものと同様の制御を、３つの制御信号（フィルタ出力計算制御４、遅延量５、入力データシフト制御６）を介して行う。
【００３２】
図３の構成では、Ａ／Ｄ変換器３０と遅延時間可変フィルタ２の間にバッファメモリ３１を設ける構成としたが、これは実施の形態１の説明において、図２の状態（ｄ）から状態（ｆ）に遷移するときに、遅延時間可変フィルタ２内のタップ付遅延線２７を２回シフトする処理を行う際のタイミング差吸収を容易にするためで、バッファメモリ３１を省いた構成でも本実施の形態と同様の処理は可能である。
【００３３】
以上説明したように、図３に示した本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１で示した効果に加えて、更に、マルチモード受信装置において、異なる複数のシステム毎のＡ／Ｄ変換クロックを共用したり、複数システム間のＡ／Ｄ変換クロック周波数を整数比などの作成が容易な関係にすることができるため、マルチモード受信装置の小型化や低消費電力化の効果を有する。
【００３４】
このように、本発明によれば、アンテナ２８による受信信号の受信時に、遅延時間可変フィルタ２により波形整形を行うことを実現することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３にかかるタイミング調整方法および無線通信装置の構成を示す図である。図４において、２は遅延時間可変フィルタ、３３は入力データ、３４は出力データ、３５は制御部、３６はフィルタ出力計算制御、３７は遅延量、３８は入力データシフト制御である。
【００３６】
本実施の形態３では、実施の形態１とは逆に、入力データ３３のサンプル周期Ｔ１が出力データのサンプル周期Ｔ２よりも大きい（Ｔ１＞Ｔ２）場合のタイミング調整方法および無線通信装置について説明する。なお、図４においては、無線通信装置におけるタイミング調整器の部分のみを記載しているが、実際の無線通信装置には、データの送受信を行うためのアンテナや、当該アンテナで受信したアナログの受信信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が、図４の構成に追加される。
【００３７】
次に動作を説明する。遅延時間可変フィルタ２には、サンプル周期Ｔ１でサンプリングされた入力データ３３が順次入力される。遅延時間可変フィルタ２は、フィルタのインパルス応答の遅延時間が変更可能なフィルタで、その遅延時間は制御部３６から入力される遅延量３７により制御される。フィルタ出力計算制御３６は、遅延時間可変フィルタ２のフィルタ出力計算を制御する信号で、オンの場合はフィルタ出力が計算されて遅延時間可変フィルタ２より出力されるが、オフの場合は出力が行われない。入力データシフト制御３８は、遅延時間可変フィルタ２内部の入力データシフトを制御する信号で、オンの場合は、入力される入力データ３３が遅延時間可変フィルタ２の内部に設けられているタップ付遅延線２７（図５参照）に取り込まれ、順次シフトされ、オフの場合には、当該シフトは行われない。出力データ３４は、遅延時間可変フィルタ２より出力される信号である。
【００３８】
図４において、フィルタ出力信号制御３６、遅延量３７、入力データシフト制御３８を適切に制御することにより、遅延時間可変フィルタ２から出力される出力データ３４のサンプル周期を変換することができる。図５を併用して、サンプル周期Ｔ１の信号をサンプル周期Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）の信号に変換する場合の制御方法を詳細に説明する。
【００３９】
図５において、２７は遅延時間可変フィルタ２内のタップ付遅延線であり、ここでは説明のために抜き出してある。８〜１９はタップ付遅延線２７を構成する遅延素子である。遅延時間可変フィルタ２の入力信号はタップ付遅延線２７の左側から入力され、動作毎に順次右側にシフトする。説明のため、遅延素子８〜１９の中に、状態（ａ）から（ｆ）における遅延素子の値を記してある。
【００４０】
３９〜４４は、状態（ａ）から（ｆ）における遅延時間可変フィルタ２のインパルス応答を連続的に表現したもので、各遅延素子の値に乗算されるタップ係数は、各遅延素子から伸びている垂線と、インパルス応答３９〜４４との交点に記した丸で表現している。４５は基準インパルス応答で、インパルス応答３９と同じものである。ここでは、インパルス応答３９〜４４が時間的に変動していく様子の説明をわかりやすくする目的で、基準位置を示すものとして基準インパルス応答４５を使用する。
【００４１】
次に、タップ付遅延線２７に、サンプル周期Ｔ１でサンプルされた信号系列Ａ＝｛ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，・・・｝が、ａ０から順に入力され、信号系列Ａに対してフィルタ処理とタイミング調整が同時に行なわれ、サンプル周期Ｔ２＝Ｔ１−δ（δは正数）の信号系列を出力する場合の動作を説明する。
【００４２】
状態（ａ）では入力信号系列の最初の要素ａ０がタップ付遅延線２７に入力され、遅延素子８の値がａ０となる。この状態で遅延素子８〜１９の値と、インパルス応答３９に相当するタップ係数の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力として計算される。なお、この説明では遅延素子８〜１９の初期値を０としているが、これは説明を簡単にするためであって、必ずしも０である必要は無い。
【００４３】
次に、状態（ａ）から（ｂ）に移ると、タップ付遅延線２７に入力信号系列Ａの２番目の要素ａ１が入力され、遅延素子８の値が右隣の遅延素子９にシフトされる。また、（ａ）から（ｂ）に状態が移る過程で、遅延時間可変フィルタ２のインパルス応答３９の遅延時間をδだけ入力と反対側に遅らせて、インパルス応答４０の状態にする。この処理は図４において、遅延量３７を−δとして入力することで実現する。この状態で、同じように遅延素子８〜１９の値と、インパルス応答４０に相当するタップ係数の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力として計算される。
【００４４】
状態が（ｂ）から（ｃ）、（ｃ）から（ｄ）に移るときも、同じように信号系列Ａの要素が順次入力され、タップ付遅延線２７は右側に一段ずつシフトされる。インパルス応答４１および４２は、インパルス応答３９の遅延時間をそれぞれ２δ、３δだけ入力と反対側に遅らせたものとなり、それぞれに対応したタップ係数と、遅延素子８〜１９の値の積和が遅延時間可変フィルタ２の出力として計算される。
【００４５】
次に、状態（ｄ）のインパルス応答４２の遅延時間をさらにδだけ入力と反対側に遅らせて、インパルス応答４３となる状態（すなわち、４δだけ入力と反対側に遅らせた状態）が（ｅ）であるが、このように遅延時間を単純に遅らせていくと、インパルス応答の時間対称性の崩れが大きくなるため、遅延時間可変フィルタ２の性能が劣化してしまう。そこで本説明の例では、インパルス応答４３と、基準インパルス応答４５の位相差が入力信号のサンプル周期Ｔ１を越える場合に、位相差を、４δだけ入力と反対側に遅らせた後にサンプル周期Ｔ１だけ入力側に進めるという処理を行う。この処理を行った状態が（ｆ）である。状態（ｄ）から（ｆ）に遷移する間に、上記インパルス応答処理に加えてタップ付遅延線２７へは信号系列Ａの要素が入力されず、シフトも行われない。遅延時間可変フィルタ２の出力の計算は状態（ｆ）で一回行われる。図４において、この処理はフィルタ出力計算制御３６と入力データシフト制御３８を制御することで実現される。入力データシフト制御３８はタップ付遅延線２７のシフトを行わないよう遅延時間可変フィルタ２に指示し、かつ、フィルタ出力計算制御３６は状態（ｅ）と状態（ｆ）で遅延時間可変フィルタ２の出力を計算するよう指示する。
【００４６】
図５には（ｆ）以降の状態は示していないが、同じように動作毎にインパルス応答の遅延時間をδだけ入力側に進め、（ｅ）のように基準インパルス応答２６との位相差が基準限度Ｔ１を越える場合に上と同様の処理を繰り返す。
【００４７】
なお、図５の説明では、説明を簡略化するために、基準インパルス応答４５をタップ付遅延線２７上で時間対称となるように記述したが、この場合、インパルス応答の左右非対称ずれは最大でＴ１となる。このずれを軽減するためには、基準インパルス応答をタップ付遅延線２７の中心より１／２Ｔ１だけ入力側より遅らせた位置に配置すると、上記のようなずれは±１／２Ｔ１の範囲に納まるので、図５のような配置よりも特性は改善する。また基準インパルス応答４５の位置に関する制限は特になく、フィルタの所要特性や制御の容易性等を考慮して基準位置を決定すればよい。
【００４８】
また、図５では説明を簡略化するために、インパルス応答３９、４０、４１、４２、４４の基準インパルス応答４５からのずれを入力信号のサンプル周期Ｔ１以下に抑えるものとしたが、上記の説明から、これを特に入力信号のサンプル周期と同じ値や整数倍等に制限する必要はなく、これもフィルタの所要特性や制御の容易性等を考慮して決定すればよいことは明らかである。
【００４９】
さらに、入力信号のサンプル周波数が、シンボル周波数の２倍より低く、出力のシンボル周期が２倍となる特定の場合を考える。無線通信用受信機などでは、サンプリング定理を満たすこと、サンプリング周波数がシンボル周波数の整数倍となること、サンプリング周波数が低いほど回路の処理量や消費電力が削減できることなどを考慮して、シンボル周波数の２倍の周波数を最低限度のサンプル周波数として処理を行うことが多い。一方、無線通信における信号はルートロールオフフィルタで帯域制限されることが多く、ロールオフフィルタのロールオフ率をα、シンボル周波数をＦｓとすれば、信号のベースバンド周波数帯域Ｗは  Ｗ＝Ｆｓ（１＋α）／２である。例えばα＝０．２２の場合、Ｗ＝０．６１Ｆｓとなる。サンプリング定理から、この場合のナイキスト周波数は２＊Ｗ＝１．２２Ｆｓとなる。今述べたように最低限度のサンプル周波数は２＊Ｆｓであるから、ナイキスト周波数と比較して２−１．２２＝０．７８Ｆｓだけ余計に高いサンプル周波数でサンプルしていることになる。これは消費電力や処理量の観点からは無駄であるが、サンプル周波数がシンボル周波数の整数倍でないと、ナイキスト点抽出処理の複雑化や、ＣＤＭＡシステムの場合、拡散符号が多値化して回路規模が増大するなどの理由で，これ以上サンプル周波数を下げるのは従来の方式では困難である。
【００５０】
しかし、本実施の形態３におけるタイミング調整装置および方法を適用すれば、入力信号のサンプル周波数が２＊Ｆｓ未満であっても、遅延時間可変フィルタ２の出力のサンプル周波数を２＊ＦｓなどＦｓの整数倍に調整することが可能なので、ナイキスト点抽出等の処理は従来と同じく簡略化したまま、入力信号のサンプル周波数を下げることができ、受信装置の低消費電力化が実現できる。
【００５１】
なお、ＣＤＭＡの場合はシンボル周波数をチップ周波数（拡散符号の周波数）と置き換えれば同様の動作となる。
【００５２】
図５では遅延時間可変フィルタ２の構造をＦＩＲ型として説明したが、これはＦＩＲ型に限らずともインパルス応答の遅延時間を制御できるものであればよい。また、インパルス応答の遅延時間の可変を容易にするために、タップ間のインパルス応答を遅延時間の多項式で近似する方法を使用しても同様の効果を奏する。
【００５３】
以上説明したように、図４の構成の無線通信装置および図５のタイミング調整制御方法によれば、入力信号のサンプル周期がシンボル周期の非整数倍の関係にあっても、入力信号のサンプル周期でフィルタを動作させることができ、かつフィルタ出力のサンプル周期をシンボル周期の整数倍に調整することができ、低消費電力化および小型化を実現することができる。
【００５４】
また、図４の装置および図５の方法によれば、入力信号に対するフィルタ処理とサンプル周期調整処理が同時に行えるので、入力信号のサンプル周波数がシンボル周波数の整数倍ではない場合に、フィルタのタップ係数を入力信号のサンプル周期で離散化した波形整形フィルタになるように設計し、出力のサンプル周波数がシンボル周波数の整数倍になるように制御することにより、理論通りの波形整形が実現でき、かつ、出力系列からのナイキスト点抽出を容易化できるという効果を有する。
【００５５】
さらに、図４の装置および図５の方法によれば、入力信号のサンプル周波数がシンボル周期の２倍よりも小さい場合においても、出力信号のサンプル周波数を２倍に変換することができるので、波形整形フィルタ前段のサンプル周波数を下げることができ、装置の小型化および低消費電力化の効果を奏する。
【００５６】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４にかかる無線通信装置の構成およびタイミング調整制御方法を示す図である。図６において、４６はアナログ部の特性を補償する必要がある場合に入力されるアナログ部特性補償値、４７はアナログ部特性補償値４６に基づいてフィルタ特性がアナログ部の特性を補償するものになるインパルス応答を生成するインパルス応答生成部、４８は生成されたインパルス応答、４９は制御部、５０は制御部４９に入力される周波数偏移、５１は入力データ、５２は遅延時間可変フィルタ、５３は出力データ、５４はフィルタ出力計算制御、５５は遅延量、５６は入力データシフト制御である。なお、図６においては、無線通信装置におけるタイミング調整器の部分のみを記載しているが、実際の無線通信装置には、データの送受信を行うためのアンテナや、当該アンテナで受信したアナログの受信信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が、図６の構成に追加される。
【００５７】
本実施の形態４では、制御部４９に周波数偏移５０が入力されている点や、アナログ部特性補償値４６、インパルス応答生成部４７が加わっている点、インパルス応答４８を遅延時間可変フィルタ５２に入力している点が、上述の実施の形態１や実施の形態３と異なる。
【００５８】
次に動作を説明する。遅延時間可変フィルタ５２は、その基準インパルス応答を外部から与えることが可能な点を除いて、実施の形態１，２，３で説明した遅延時間可変フィルタ２と同等である。制御部４９は周波数偏移５０を用いて遅延量５５を計算する。遅延量５５の正負は周波数偏移５０の値によって変化する、すなわち、遅延時間可変フィルタ５２内のインパルス応答の位相は、遅延量５５の値が０に対応する基準インパルス応答に対して、入力側へ進む方向と、入力の反対側へ遅れる方向の２通りがあり得る。
【００５９】
制御部４９では、これに対して実施の形態１および３で説明した２種類の制御方式の両方の動作を行う。つまり、遅延時間可変フィルタ５２内のインパルス応答が入力側へ進んでいき、基準インパルス応答との位相差が限度を越えた場合は実施の形態１で説明した制御を、入力の反対側へ遅れていき、基準インパルス応答との位相差が限度を越えた場合は実施の形態３で説明した制御を行う。フィルタ出力計算制御５４、遅延量５５、入力データシフト制御５６は、上記に従い実施の形態１で説明した動作あるいは実施の形態３で説明した動作を行う。
【００６０】
周波数偏移５０は、例えば無線受信機において受信信号の周波数偏移情報を想定しているので、時々刻々変動し、その符号も正負どちらも取り得る。従って遅延量５５も時々刻々正負どちらにも変動し、遅延時間可変フィルタ５２の動作は、前述の２通りを周波数偏移５０から求められた遅延量５５に応じて行う。
【００６１】
加えて、遅延時間可変フィルタ５２は、インパルス応答生成部４７が生成するインパルス応答４８をその基準インパルス応答とすることが可能である。アナログ部特性補償値は、入力データ５１の前段にアナログ部が存在し、アナログ部の特性を補償する必要がある場合に、その補償値を計算する。たとえば入力データが無線受信機のアナログ部出力信号をアナログ─ディジタル変換した信号である場合、アナログ部の特性（インパルス応答や利得バランスずれなど）をアナログ─ディジタル変換以降のディジタル部で補償する必要が生じる場合が考えられる。
【００６２】
アナログ部特性補償値４６は特性の補償に必要な補償値を求め、インパルス応答生成部４７に出力する。インパルス応答生成部４７は、入力に基いて、遅延時間可変フィルタ５２のフィルタ特性がアナログ部の特性を補償するものになるように、インパルス応答４８を出力する。遅延時間可変フィルタ５２はインパルス応答４８を基準インパルス応答とする。
【００６３】
以上説明したように、図６の構成の無線通信装置およびタイミング調整制御方式によれば、実施の形態１から３の効果に加え、受信信号の周波数偏移を補正する効果を有する。
【００６４】
さらに、本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１から３の効果に加え、アナログ部の特性補償を行う効果を有する。
【００６５】
また、インパルス応答を遅延時間可変フィルタ５２の外部から指定できるようにしたので、必要に応じて、適切なインパルス応答に変更することができる。
【００６６】
実施の形態５．
図７は本発明にかかる無線通信装置およびタイミング調整制御方法の実施の形態の構成を示す図である。図７において、５７はアンテナ、５８はアナログ部、５９はＤ／Ａ変換器、６０はバッファメモリ、６１は遅延時間可変フィルタ、６２は入力データ、６３は制御部、６４はフィルタ出力計算制御、６５は遅延量、６６は入力データシフト制御である。
【００６７】
本実施の形態５では、実施の形態１および３で示したタイミング調整器およびタイミング調整制御方法を無線通信装置（送信側）に適用した場合について説明する。
【００６８】
次に動作を説明する。遅延時間可変フィルタ６１は入力データ６２に対し、実施の形態１あるいは実施の形態３に示した処理を行う。すなわち、入力データ６２のサンプル周期に対し遅延時間可変フィルタ６１の出力のサンプル周期が長くなる場合は実施の形態１に示した処理を、逆に短かくなる場合は実施の形態３に示した処理を行うように、制御部６３、フィルタ計算制御６４、遅延量６５、入力データシフト制御６６、遅延時間可変フィルタ６１を動作させる。バッファメモリ６０は遅延時間可変フィルタ６１出力を一時的に記憶する。Ｄ／Ａ変換器５９はバッファメモリ６０に記録されているデータをディジタル─アナログ変換する。Ｄ／Ａ変換器５９の出力信号はアナログ部５８に入力され、アンテナ５７から送信信号として出力される。
【００６９】
これにより、例えば、入力データ６２のサンプル周波数とＤ／Ａ変換器５９の動作クロック周波数との比率が非整数倍である場合に、入力データ６２のサンプル周波数をクロック周波数の整数倍に容易に変換することができる。
【００７０】
なお、図３では遅延時間可変フィルタ６１とＤ／Ａ変換器５９の間にバッファメモリ６０を設ける構成としたが、これは本実施の形態において、実施の形態１および３と同等の制御を行う際に、遅延時間可変フィルタ６１内のインパルス応答を基準インパルス応答の位置に戻す際のタイミング差吸収を用意にするためであり、バッファメモリ６０を省いた構成でも本実施の形態と同様の処理は可能である。
【００７１】
また、遅延時間可変フィルタ６１の部分を実施の形態５に示したものと同等のものとし、周波数偏移、アナログ部特性補償値、インパルス応答生成部を追加し、実施の形態５と同等の制御を行うことにより、送信信号の周波数調整およびアナログ部５８の特性補償を実現することも可能となる。
【００７２】
以上説明したように、図７に示した本発明の実施の形態５によれば、実施の形態１、３、４で示した効果に加えて、更に、マルチモード送信装置において、異なる複数システム毎のＤ／Ａ変換クロックを共用したり、複数システム間のＤ／Ａ変換クロック周波数とサンプル周波数との比率を整数比にするなどを容易にすることができるため、マルチモード送信装置の小型化や低消費電力化の効果を有する。
【００７３】
このように、本発明によれば、入力データ６２の送信時に、遅延時間可変フィルタ６１により波形整形を行った後に、アンテナ５７から送信することを実現することができる。
【００７４】
【発明の効果】
この発明は、入力信号のサンプル周波数を変換するためのタイミング調整器を備えた無線通信装置であって、上記タイミング調整器は、入力信号が一方から順次入力されて、入力動作毎に入力信号が順次他方側へシフトされるタップ付遅延線を有し、上記入力信号に対するインパルス応答の遅延時間が変更可能で、上記インパルス応答に基づいて決定されるタップ係数と上記入力信号との積和を計算して出力する遅延時間可変フィルタと、上記遅延時間可変フィルタの上記遅延時間を制御する遅延量制御手段と、上記遅延時間可変フィルタの上記積和計算のオン／オフを制御するフィルタ出力計算制御手段と、上記遅延時間可変フィルタの上記タップ付遅延線における上記入力信号のシフト動作のオン／オフを制御する入力信号シフト制御手段とを備え、上記遅延量制御手段、上記フィルタ出力計算制御手段および上記入力信号シフト制御手段の制御に基づいて、上記遅延時間可変フィルタは、上記入力信号のサンプル周波数を変換して出力するので、サンプル周波数とシンボル周波数との比を低く抑えることが可能となるので、性能劣化を引き起こすことなく、無線通信装置の低消費電力化および装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示す部分ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置のタイミング調整制御方法を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示す部分ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る無線通信装置のタイミング調整制御方法を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る無線通信装置の構成を示す部分ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  入力データ、２  遅延時間可変フィルタ、３  制御部、４  フィルタ出力計算制御、５  遅延量、６  入力データシフト制御、７  出力データ、８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９  遅延素子、２０，２１，２２，２３，２４，２５  インパルス応答、２６  基準インパルス応答、２７  タップ付遅延線、２８  アンテナ、２９  アナログ部、３０  Ａ／Ｄ変換器、３１  バッファメモリ、３３  入力データ、３４  出力データ、３５  制御部、３６  フィルタ出力計算制御、３７  遅延量、３８  入力データシフト制御、３９，４０，４１，４２，４３，４４  インパルス応答、４５  基準インパルス応答、４６  アナログ部特性補償値、４７  インパルス応答生成部、４８インパルス応答、４９  制御部、５０  周波数偏移、５１  入力データ、５２遅延時間可変フィルタ、５３  出力データ、５４  フィルタ出力計算制御、５５  遅延量、５６  入力データシフト制御、５７  アンテナ、５８  アナログ部、５９  Ｄ／Ａ変換器、６０  バッファメモリ、６１  遅延時間可変フィルタ、６２  入力データ、６３  制御部、６４  フィルタ出力計算制御、６５  遅延量、６６  入力データシフト制御。
【図１】
2004260228.tif 000003
【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】
2004260228.tif 000008
【図７】
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