(57)【要約】【課題】同一フレーム内でサンプリング周波数を切り替えてデータをサンプリングする信号受信手順において、切換え後のサンプリング開始タイミングを適切に調整する。【解決手段】相関検出部１３は、受信信号と拡散符号との間の相関をモニタする。カウンタ１４は、クロック生成部１２が生成するクロックによりカウントアップされ、相関値がピークとなるタイミングを表すカウンタ値を出力する。分周器２１は、クロック生成部１２が生成するクロックを２分周し、互いに位相の反転する１組のクロックを出力する。セレクタ２２は、カウンタ１４が出力するカウント値に基づいて１組のクロックの一方を選択する。サンプリング部１９は、選択されたクロックを利用してデータをサンプリングする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のデータを第１の周波数の第１のサンプリングクロックでサンプリングし、その第１のデータに続く第２のデータを前記第１の周波数よりも遅い第２の周波数の第２のサンプリングクロックでサンプリングする受信器において、前記第２のデータをサンプリングするタイミングを調整する方法であって、
前記第１の周波数を持ったクロックでカウントアップされるカウンタを用いて前記第１のデータに相当する受信信号と前記受信信号を逆拡散するための拡散符号との間の相関がピークとなるタイミングを検出し、
前記相関がピークとなるタイミングを表すカウンタ値に基づいて、前記第２のサンプリングクロックの位相を調整する
ことを特徴とするサンプリングタイミング調整方法。
【請求項２】
前記第１のサンプリングクロックを２分周することにより互いに位相が反転している１組の分周クロックを生成し、
前記相関値のピークタイミングを表すカウンタ値が奇数であるか偶数であるかに基づいて、前記１組の分周クロックのいずれか一方を選択して前記第２のサンプリングクロックとして使用する
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプリングタイミング調整方法。
【請求項３】
第１のデータを第１の周波数の第１のサンプリングクロックでサンプリングし、その第１のデータに続く第２のデータを前記第１の周波数よりも遅い第２の周波数の第２のサンプリングクロックでサンプリングする受信器において、前記第２のデータをサンプリングするタイミングを調整する回路であって、
前記第１のデータに相当する受信信号と受信信号を逆拡散するための拡散符号との間の相関をモニタする相関検出手段と、
前記第１の周波数を持ったクロックでカウントアップされ、前記相関がピークとなるタイミングを表すカウント値を出力するカウンタと、
前記相関がピークとなるタイミングを表すカウンタ値に基づいて、前記第２のサンプリングクロックの位相を調整する調整手段、
を有するサンプリングタイミング調整回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信器においてデータをサンプリングするクロックのタイミングを調整する方法および回路に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて送受信されるフレーム（又は、パケット）は、その先頭部にプリアンブル及び／又はヘッダが付与されている。例えば、IEEE802.11ｂ のフレームは、受信同期のために使用されるＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Protocol ）プリアンブル、伝送速度情報およびデータ長情報などの制御情報を格納するＰＬＣＰヘッダ、送信データを格納するＰＳＤＵ（PLCP Service Data Unit）から構成される。
【０００３】
上記フレームを受信する受信器は、そのフレームの各ビット（スペクトル拡散通信においては、各チップ）についてデータサンプリングを行う。そして、そのサンプリングにより得られたビット列を復調して送信データを再生する。
【０００４】
ところで、無線通信装置（特に、移動端末）においては、バッテリの寿命を長くするために、その消費電力を抑制することが重要である。そして、消費電力を抑えるための１つの技術として、特許文献１には、プリアンブルをサンプリングするためのクロックの周波数と比較してデータをサンプリングするためのクロックの周波数を低くする構成が記載されている。サンプル数が少なくなると、データ処理量も少なくなり、消費電力が削減される。
【０００５】
特許文献２には、受信信号の同期を確立する方法として、マッチドフィルタで受信信号の相関値を検出し、その相関値のピークを検出し、検出された相関値ピークのタイミングに基づいて互いに位相の異なる複数のクロックの中から１つを選択し、その選択したクロックを同期クロックとして使用する手順が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−４９７６３号公報
【特許文献２】特開平９−２８４２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５は、従来の技術（ここでは、特許文献１に記載の技術）において発生し得る問題点を説明する図である。ここでは、IEEE802.11b フレームにおいて、ＰＬＣＰヘッダについて２２ＭＨｚのクロックでサンプリングを行い、ＰＳＤＵ（データ）については１１ＭＨｚのクロックでサンプリングを行うものとする。なお、サンプリング対象のデータ列は、１１Ｍチップ／秒の拡散データの各チップとする。
【０００７】
ＰＬＣＰヘッダの各チップは、×印で示すように、それぞれ２回ずつサンプリングされる。これに対して、ＰＳＤＵの各チップは、○印で示すように、それぞれ１回だけサンプリングされる。このとき、サンプリングクロックの周波数を切り替えた後のサンプリングタイミングが各チップ時間の中央に位置すれば、各チップの値（「０」または「１」）を正しくサンプリングすることができる。ところが、サンプリングタイミングが不適切であり、そのサンプリングタイミングが各チップ時間の開始タイミングもしくは終了タイミングに位置する場合は、各チップの値を読み誤るおそれがある。
【０００８】
なお、特許文献２に記載の技術は、サンプリング周波数を切り替える際に発生する問題を解決するものではなく、単に、同期タイミングに基づいてサンプリング周波数の位相を決めているに過ぎない。よって、特許文献１、２に記載の技術を組み合わせても、上述の課題を解決することはできない。
【０００９】
また、ＰＳＤＵの各チップの位相を検出し、その検出位相に従ってサンプリングクロックをフィードバック制御する構成では、ＰＳＤＵの先頭チップおよびそれに続く数チップをサンプリングできない可能性があるので適切な構成とはいえない。すなわち、この構成では、サンプリング周波数の切替え後のサンプリング開始タイミングを適切に調整することはできない。
【００１０】
さらに、受信フレームをいったんバッファに格納し、サンプリングクロックを利用してそのバッファからフレームデータを読み出す構成も考えられる。しかし、この構成では、受信フレームを格納するためのバッファサイズが大きくなり、また、処理遅延も発生してしまう。
【００１１】
本発明の課題は、同一フレーム内でサンプリング周波数を切り替えてデータをサンプリングする信号受信手順において、切換え後のサンプリング開始タイミングを適切に調整することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のサンプリングタイミング調整方法は、第１のデータを第１の周波数の第１のサンプリングクロックでサンプリングし、その第１のデータに続く第２のデータを前記第１の周波数よりも遅い第２の周波数の第２のサンプリングクロックでサンプリングする受信器において、前記第２のデータをサンプリングするタイミングを調整するものである。そして、前記第１の周波数を持ったクロックでカウントアップされるカウンタを用いて前記第１のデータに相当する受信信号と前記受信信号を逆拡散するための拡散符号との間の相関がピークとなるタイミングを検出し、前記相関がピークとなるタイミングを表すカウンタ値に基づいて、前記第２のサンプリングクロックの位相を調整する。
【００１３】
第１のデータおよび第２のデータは連続しているので、第１のデータのタイミングを検出すれば第２のデータのタイミングを知ることができる。ここで、第１のデータのタイミングは、その第１のデータに相当する受信信号と拡散符号との間の相関がピークとなるタイミングにより得られる。そして、この相関がピークとなるタイミングに基づいて第２のデータをサンプリングするための第２のサンプリングクロックの位相が調整される。すなわち、第１のデータのタイミングを検出することにより、第２のデータのためのサンプリング開始タイミングを得ることができる。
【００１４】
上記サンプリングタイミング調整方法において、前記第１のサンプリングクロックを２分周することにより互いに位相が反転している１組の分周クロックを生成し、相関値のピークタイミングを表すカウンタ値が奇数であるか偶数であるかに基づいて、前記１組の分周クロックのいずれか一方を選択して前記第２のサンプリングクロックとして使用するようにしてもよい。この方法は、第２の周波数が第１の周波数の２分の１の場合に適用される。
【００１５】
本発明のサンプリングタイミング調整回路は、第１のデータを第１の周波数の第１のサンプリングクロックでサンプリングし、その第１のデータに続く第２のデータを前記第１の周波数よりも遅い第２の周波数の第２のサンプリングクロックでサンプリングする受信器において、前記第２のデータをサンプリングするタイミングを調整する回路であって、前記第１のデータに相当する受信信号と受信信号を逆拡散するための拡散符号との間の相関をモニタする相関検出手段と、前記第１の周波数を持ったクロックでカウントアップされ、前記相関がピークとなるタイミングを表すカウント値を出力するカウンタと、前記相関がピークとなるタイミングを表すカウンタ値に基づいて、前記第２のサンプリングクロックの位相を調整する調整手段、を有する。このサンプリング開始タイミング調整回路の作用は、上述したサンプリングタイミング調整方法に関して記載した通りである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同一フレーム内でサンプリング周波数を切り替えてデータをサンプリングする信号受信手順において、切換え後のサンプリング開始タイミングを適切に調整することができる。よって、データの値を読み誤る可能性が低くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係わる無線通信システムを示す図である。無線通信システムは、送信器１および受信器２を備え、所定のフォーマットの無線フレームを伝送する。なお、以下では、IEEE802.11無線ＬＡＮシステムを取り上げる。
【００１８】
IEEE802.11（例えば、IEEE802.11b ）の無線ＬＡＮシステムにおいて伝送されるフレームは、第１のデータとしてのＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Protocol ）ヘッダおよび第２のデータとしてのＰＳＤＵ（PLCP Service Data Unit）を含んで構成される。ＰＬＣＰヘッダは、伝送速度を表す情報（SIGNAL）、変調方式を識別する情報（SERVICE ）、データを送信するために要する時間を表す情報（LENGTH）、ＣＲＣ等を含んでおり、そのビット数は予め決められている。そして、このＰＬＣＰヘッダは、所定の拡散符合（ここでは、１１チップのバーカー符号）により拡散されて伝送される。一方、ＰＳＤＵには送信データが格納される。そして、ＰＳＤＵは、ＰＬＣＰヘッダとは異なる変調方式（例えば、ＣＣＫ変調）で変調されて送信される。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態のサンプリングタイミング調整回路を搭載する無線通信装置の構成を示す図である。なお、図２に示す無線通信装置１０は、図１に示す受信器２に相当する。また、図２においては、本発明のサンプリングタイミング調整方法に直接的に係わる構成（すなわち、ベースバンド処理部の中の受信処理を行う部分）のみが描かれている。
【００２０】
送信器から送信される無線信号は、アンテナを介して受信され、ベースバンド周波数帯にダウンコンバートされる。そして、そのダウンコンバートされたベースバンド信号がＡ／Ｄコンバータ１１に入力される。
【００２１】
Ａ／Ｄコンバータ１１は、入力信号をデジタルデータ信号に変換し、相関検出部１３及びＡＦＣ（Automatic Frequency Control ）部１８に送る。クロック生成部１２は、所定の周波数（ここでは、２２ＭＨｚ）のクロックを生成する。
【００２２】
相関検出部１３は、例えば、マッチドフィルタであり、受信信号と拡散符号との相関をモニタし、その相関の度合いを表す相関値を出力する。そして、その相関値がピークとなるタイミングを検出する。なお、相関値がピークとなるタイミングは、後で詳しく説明するが、クロック生成部１２が生成するクロックによりカウントアップされるカウンタ１４のカウント値により表される。
【００２３】
逆拡散部１５、ＡＦＣ部１６、復調部１７は、受信フレームのＰＬＣＰヘッダを再生する。すなわち、逆拡散部１５は、相関検出部１３により指示されるタイミングに従って受信信号を逆拡散する。ＡＦＣ部１６は、搬送波周波数の誤差を補正する。そして、復調部１７は、逆拡散された信号をさらに復調してＰＬＣＰヘッダを再生する。なお、上述のようにして再生されるＰＬＣＰヘッダは、不図示のＭＡＣ処理部へ送られる。
【００２４】
ＡＦＣ部１８、サンプリング部１９、ＣＣＫ復調部２０は、受信フレームのＰＳＤＵを再生する。すなわち、ＡＦＣ部１８、搬送波周波数の誤差を補正する。サンプリング部１９は、データをサンプリングする。そして、ＣＣＫ復調部２０は、サンプリングされたデータを復調してＰＳＤＵを再生する。なお、上述のようにして再生されるＰＳＤＵは、不図示のＭＡＣ処理部へ送られる。
【００２５】
分周器２１は、クロック生成部１２により生成されるクロックを分周する。この実施例では、第１のサンプリングクロックとしての２２ＭＨｚのクロックが２分周されて第２のサンプリングクロックとしての１１ＭＨｚのクロックが出力される。なお、この分周器２１は、互いに位相の反転する１組の１１ＭＨｚクロックを出力する。セレクタ２２は、相関検出部１３から通知されるカウント値に基づいて、１組の１１ＭＨｚクロックの一方を選択する。そして、セレクタ２２により選択されたクロックは、サンプリング部１９およびＣＣＫ復調部２０に供給される。
【００２６】
上記構成において、相関検出部１３、カウンタ１４、分周器２１、セレクタ２２は、サンプリングタイミング調整回路を構成する。また、分周器２１およびセレクタ２２は、調整手段として動作する。
【００２７】
図３は、相関検出部１３の動作を説明する図である。ここでは、シンボルレートが１Ｍシンボル／秒であり、各シンボルは１１チップの拡散符号で拡散されているものとする。すなわち、チップレートは１１Ｍチップ／秒である。また、相関検出部１３は、２倍オーバサンプリングで相関値を出力するものとする。したがって、相関検出部１３が使用するクロックは、２２ＭＨｚである。そして、カウンタ１４は、この２２ＭＨｚクロックでカウントアップされる。なお、カウンタ１４は、拡散符号のチップ数の２倍に相当する「２１」でリセットされる構成であるものとする。また、この２２ＭＨｚクロックは、クロック生成部１２から供給される。
【００２８】
受信信号の拡散同期が確立すると、相関検出部１３において、各シンボルの同じタイミングで相関値ピークが発生する。図３に示す例では、カウンタ１４のカウント値が「５」のときに相関値ピークが発生している。そして、相関検出部１３は、この相関値ピークが発生するタイミングを表すカウント値をセレクタ２１に通知する。なお、拡散同期は、ＰＬＣＰヘッダの前に付与されているプリアンブルを利用して確立される。
【００２９】
次に、図４を参照しながら、実施形態のサンプリング動作について説明する。なお、ここでは、ＰＬＣＰヘッダおよびＰＳＤＵの双方において、シンボルレートが１Ｍシンボル／秒であり、チップレートが１１Ｍチップ／秒であるものとする。また、ＰＬＣＰヘッダは２２ＭＨｚクロックでサンプリングされ、ＰＳＤＵは１１ＭＨｚクロックでサンプリングされる。すなわち、ＰＬＣＰヘッダの各チップは、×印で示すように２回ずつサンプリングされ、ＰＳＤＵの各チップは、○印で示すようにそれぞれ１回だけサンプリングされる。さらに、相関検出部１３のカウンタ１４は、２２ＭＨｚクロックでカウントアップされる。したがって、カウンタ１４は、１チップ時間に「２」ずつカウントアップされることになる。換言すれば、カウンタ１４は、１チップ時間に１組の奇数値および偶数値を出力することになる。
【００３０】
ところで、本発明が解決しようとする課題は、ＰＳＤＵの各チップの位相に対してサンプリングクロックのタイミングが不適切であったときに各チップの値を読み誤ってしまうことである。ところが、実施形態の無線受信装置１０では、ＰＳＤＵのチップレートが１１Ｍチップ／秒であるのに対し、そのＰＳＤＵをサンプリングするクロックの周波数も１１ＭＨｚである。このため、あるタイミングを持ったサンプリングクロックの位相が不適切であったとすると、そのクロックの位相を反転させれば、各チップの位相に対して適切なタイミングとなるはずである。例えば、サンプリングタイミングが各チップ時間の開始タイミングもしくは終了タイミングに位置するものとすると、そのクロックの位相を反転させれば、サンプリングタイミングは各チップ時間のほぼ中央に位置することになる。
【００３１】
そこで、実施形態の無線通信装置１０においては、サンプリングクロックとして互いに位相の反転している１組の１１ＭＨｚクロックを生成し、それらのうちの一方を選択する構成を導入する。ここで、ＰＬＣＰヘッダおよびＰＳＤＵは、連続するデータ列である。すなわち、ＰＳＤＵのチップ位相は、ＰＬＣＰヘッダのチップ位相と連続している。よって、ＰＬＣＰヘッダを処理する際の動作タイミングに基づいて、ＰＳＤＵにおける適切なサンプリング開始タイミングを推定することができる。
【００３２】
ＰＬＣＰヘッダを処理する際の動作タイミングは、カウンタ１４のカウント値を用いて表される。そして、互いに位相の反転している１組の１１ＭＨｚクロックから適切な一方を選択する動作は、カウンタ１４のカウント値が奇数であるか偶数であるのかに基づいて決定される。図４に示す例では、カウンタ１４のカウント値が偶数のときに、クロック生成部１２のクロックを分周することにより得られる１１ＭＨｚクロックが適切なタイミングのサンプリングクロックとなっている（図４（ａ）参照）。よって、この場合、このクロックがそのままサンプリング部１９に供給される。一方、カウンタ１４のカウント値が奇数のときには、△印で示すように、クロック生成部１２のクロックを分周することにより得られる１１ＭＨｚクロックは不適切なタイミングのサンプリングクロックとなっている（図４（ｂ）参照）。したがって、この場合、クロック生成部１２のクロックを分周することにより得られる１１ＭＨｚクロックの位相を反転させてサンプリング部１９に供給する必要がある。
【００３３】
なお、図４に示す実施例では、カウンタ１４のカウント値が奇数のときにクロックの位相を反転させているが、そのカウント値が奇数のときにサンプリングタイミングが適切になるのか、あるいは偶数のときにサンプリングタイミングが適切になるのかは、処理すべきフレームのフォーマット、使用すべき拡散符号、受信回路のハードウェア構成などにより一意に決まる。したがって、カウンタ１４のカウント値が奇数または偶数のいずれの場合にサンプリングタイミングが適切になるのかは、シミュレーションまたは実験等によって得られる結果に従って設定されるべきものである。
【００３４】
このように、実施形態のサンプリングタイミング調整方法によれば、ＰＬＣＰヘッダを受信している期間にＰＳＤＵをサンプリングするタイミング（サンプリング開始タイミング）を決定できるので、ＰＳＤＵの最初のシンボルから適切にデータサンプリングを行うことができる。
＜他の実施形態＞
上述の実施例では、２２ＭＨｚクロックを分周して１１ＭＨｚクロックを生成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２２ＭＨｚクロックを構成するパルス列のパルスを１つ置きに間引くようしてもよい。この場合、奇数番目のパルスを間引くか偶数番目のパルスを間引くかによって、上述のような位相の反転した１１ＭＨｚクロックを生成することができる。
【００３５】
また、上述の実施例では、ヘッダ部のサンプリング速度がデータ部のサンプリング速度の２倍であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、ヘッダ部のサンプリング速度がデータ部のサンプリング速度の４倍の場合は、互いに位相の異なる４つのクロックを生成し、カウンタ１４のカウント値が「４の倍数」「４の倍数＋１」「４の倍数＋２」「４の倍数＋３」のいずれか１つであるのかに応じて対応するクロックを選択する構成を導入すればよい。
【００３６】
さらに、本発明は、ヘッダとデータ部との間でサンプリング周波数を切り替える構成に限定されるものではなく、フレーム内でサンプリング周波数が切り替わる場合には同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係わる無線通信システムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態のサンプリングタイミング調整回路を搭載する無線通信装置の構成を示す図である。
【図３】相関検出部の動作を説明する図である。
【図４】サンプリング部の動作を説明する図である。
【図５】従来技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      送信器
２      受信器
１０    無線通信装置
１１    Ａ／Ｄコンバータ
１２    クロック生成部
１３    相関検出部
１４    カウンタ
１９    サンプリング部
２１    分周器
２２    セレクタ
【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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