(57)【要約】【課題】復調を適正に維持しながら復調装置の消費電力を低減する。【解決手段】復調装置１０１は、アンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８に電力供給およびその停止をするスイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆを備えている。同期部１１は、受信データからシンボル期間を抽出する。タイミングコントローラ１２は、パケットにおけるデータの復調時に、抽出された上記のシンボル期間の一部の期間のみをアクティブ期間として設定し、当該アクティブ期間にスイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆをＯＮさせる。【選択図】図３
2013090009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期ワードおよびデータから構成されるパケットをＯＯＫ（On/Off Keying）変調された無線信号を復調する復調処理部を備えた復調装置において、
クロックを発生するクロック発生手段と、
前記復調処理部によって復調された前記無線信号のシンボル期間を前記クロックを基準にして抽出するシンボル期間抽出手段と、
前記復調処理部へ電力供給および電力供給の停止を行う電力供給・供給停止手段と、
前記電力供給・供給停止手段による電力供給を有効にするアクティブ期間を設定し、当該アクティブ期間に基づいて、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせ、前記アクティブ期間以外の期間に前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作を停止させる電力供給制御手段とを備え、
前記電力供給制御手段は、前記同期ワードの復調では抽出された前記シンボル期間の全期間を前記アクティブ期間として設定し、前記データの復調では抽出された前記シンボル期間の一部の期間のみを前記アクティブ期間として設定することを特徴とする復調装置。
【請求項２】
前記電力供給制御手段は、前記クロックを基準にして前記アクティブ期間を抽出された前記シンボル期間の中央に設定することを特徴とする請求項１に記載の復調装置。
【請求項３】
前記電力供給制御手段は、
前記クロックをカウントするカウンタと、
前記データの復調では、前記アクティブ期間の開始時間および終了時間に対応したカウント値に前記カウンタのカウント値が達したタイミングで規定される期間に、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる電力供給動作手段とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の復調装置。
【請求項４】
前記シンボル期間抽出手段は、
前記クロックをカウントするカウンタと、
前記クロックを基準にして前記復調処理部の出力信号の変化点を前記シンボル期間の境界として検出し、かつ当該境界を検出したタイミングの前記カウンタのカウント値を前記シンボル期間の境界として記憶するエッジ検出手段とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の復調装置。
【請求項５】
前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する２段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、
前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、各レジスタに格納された２系統のデータの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
【請求項６】
前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する少なくとも６段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、
前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、前記シフトレジスタの前段部の少なくとも３個の各レジスタに格納されたデータと、前記シフトレジスタの後段部の少なくとも３個の各レジスタに格納されたデータとの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項３または６に記載の復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行う無線通信システムであって、
送信側の前記クロック発生手段と受信側の前記クロック発生手段の周波数許容偏差の上限値を基に、送信側の前記通信端末および受信側の前記通信端末における１周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差が所定の範囲内となるように、前記パケットのパケット長が予め決定されていることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調の一種であるＯＯＫ（On/Off Keying）変調方式による無線通信の復調装置、特に、消費電力を効果的に低減して適正に復調を行うことのできる復調装置およびその復調装置を備える無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機能を持った無線センサノードを多数配置し、これらの無線センサノードの間でネットワークを構成することにより情報を収集する無線ネットワークを、無線センサネットワークと呼ぶ。超多数個の無線センサノードが屋内や屋外に分散して配置されることにより、環境モニタリング、自動検針、構造物モニタリング、ホームセキュリティなどにおいて、安心、安全かつ快適な人間生活に貢献することが期待されている。
【０００３】
無線センサネットワークは、超多数個の無線センサノードで構成されるため、無線センサネットワークの本体コストやランニングコストの低減を図ることが要求される。この要求を満たすには、無線センサノードそのものが低コストであることや、電池交換などのメンテナンスが低頻度であることが必要となる。メンテナンスの低頻度化を図るには、無線センサノード自体の消費電力を低減することが必須となる。
【０００４】
この様な無線センサネットーワーク向けの、デジタル変調方式の一つとして、ＯＯＫ変調方式がある。図１４は、ＯＯＫ変調方式によるデータの伝送方法を示す図である。
【０００５】
図１４で示す様に、ＯＯＫ変調方式は、電波の有無で、“０”，“１”によって表される１ビットのデータを伝送する、最も基本的なデジタル無線変調方式である。ＯＯＫ変調方式は、このような特徴により、デジタル変調方式の中では、周波数帯域幅当たりで伝送可能なデータ量が最も少ないという短所を持つが、雑音やフェージング等に対する耐性が最も高いという長所を持つ変調方式である。また、ＯＯＫ変調方式は、電波の有無だけで通信を行うことから、振幅や位相の絶対値の検出を必要としないので、送受信システムが簡素になり、低消費電力化に適しているという利点を有する。
【０００６】
無線センサノードにおける電力は、大部分が無線デバイスを駆動させるために消費されている。そこで、実際の通信が行われない待機時における消費電力を削減する手法として、無線デバイスのスリープ機能や間欠受信が挙げられる。
【０００７】
例えば、特許文献１には、このような手法を採用する小電力無線通信システムが開示されている。この小電力無線通信システムは、制御局として機能する親局と非制御局として機能する子局とからなる。親局は、既定時刻において、すべての子局から、子局通信予定格納テーブルに格納された当該子局の通信予定情報を収集する。また、親局は、収集された子局の全ての通信予定に相対する親局の通信予定テーブルを作成し、自身の配下の子局に親局通信予定情報を通達する。その後、親局および子局の双方は、各々当該局の通信予定時刻になるまでの間に、通信タイマ部および通信制御部の必要最小限の回路のみ動作させ、通信予定テーブルに記載された必要な通信時刻にのみ通信に必要な回路を動作させて通信を行う。この様に、通信予定時刻以外では、無線デバイスをスリープ状態にすることで、消費電力の削減を図ることができる。
【０００８】
上記の小電力無線通信システムは、待機時間中の消費電力を削減するが、通信期間における消費電力を全く削減しない。したがって、このような小電力無線通信システムで行われる電力制御は、定期的に少ない頻度で通信する場合には有効である。
【０００９】
しかし、通信頻度が何らかの理由で高くなると、通信期間における消費電力削減が重要となる。例えば、無線センサネットワークは、環境モニタリング、自動検針、構造物モニタリング、ホームセキュリティなどが目的であるので、平常時には定期的かつ低頻度の通信を行えば良いが、事故等の非常時後には非定期的かつ高頻度の通信が必要になる。したがって、通信時の消費電力を削減することも、消費電力の低減を図る上で重要である。
【００１０】
通信時の消費電力を削減する手法として、非特許文献１に開示された手法が挙げられる。非特許文献１には、受信機側のアナログフロントエンドで最も消費電力が大きいのがアンプであることから、アンプの消費電力を削減する構成が示されている。図１５は、非特許文献１に記載されているフロントエンドアンプとして用いられる入力アンプを示す回路図である。
【００１１】
図１５に示す様に、電源電圧ＶＤＤ，ＶＳＳをそれぞれ印加する電源線１００１，１００２とアンプ１００３との間に、パワーゲーティングを行うスイッチ１００４，１００５が挿入されている。通信時間の全体でアンプ１００３に電力を供給すると、消費電力が大きくなる。しかし、デジタル無線通信の目的を考えると、最終的に受信信号をデジタルの“０”，“１”信号に復調することが出来ればよい。
【００１２】
そこで、上記の入力アンプでは、復調期間以外のアンプ１００３への電力供給をスイッチ１００４，１００５を用いてゲーティングすることで停止して、消費電力を削減している。このような構成を採用することにより、通信時の受信機の消費電力についても削減することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−５９９１号公報（２００７年１月１１日公開）
【非特許文献１】Atit Tamtrakarn et al.,“A 1-V 299μW Flashing UWB Transceiver Based on Double Thresholding Scheme”, IEEE, 2006 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１６は、復調装置の内部回路におけるアクティブ期間Ｔactとシンボル期間Ｔsym（シンボル長）との関係を示す図である。
【００１５】
復調装置の内部回路に対し、上記の様にパワーゲーティングを行う場合、アクティブ期間Ｔactがシンボル期間から外れると、図１６に示す様に、アクティブ期間Ｔactが２つのシンボル期間Ｔsymにまたがってしまう。この状態では、変調されたデータを正しく復調することが出来ない。
【００１６】
また、シンボル期間を特定する部分や、パワーゲーティングのアクティブ期間を生成する部分は、信号の同期性を判断する必要が有る。このため、これらの部分は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）や、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）といった回路手法によって構成されることが最も好ましい。しかし、これらの回路手法は、消費電力が大きいことから、復調装置の消費電力を低減するには不向きである。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、復調を適正に維持しながら復調装置の消費電力を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の復調装置は、同期ワードおよびデータから構成されるパケットをＯＯＫ（On/Off Keying）変調された無線信号を復調する復調処理部を備えた復調装置において、上記の課題を解決するために、クロックを発生するクロック発生手段と、前記復調処理部によって復調された前記無線信号のシンボル期間を前記クロックを基準にして抽出するシンボル期間抽出手段と、前記復調処理部へ電力供給および電力供給の停止を行う電力供給・供給停止手段と、前記電力供給・供給停止手段による電力供給を有効にするアクティブ期間を設定し、当該アクティブ期間に基づいて、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせ、前記アクティブ期間以外の期間に前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作を停止させる電力供給制御手段とを備え、前記電力供給制御手段が、前記同期ワードの復調では抽出された前記シンボル期間の全期間を前記アクティブ期間として設定し、前記データの復調では抽出された前記シンボル期間の一部の期間のみを前記アクティブ期間として設定することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成では、シンボル期間抽出手段により、復調後の無線信号から、クロック発生手段で発生したクロックを基準にしてシンボル期間が抽出される。パケットの先頭に付加された同期ワードを復調するとき、電力供給制御手段により、抽出されたシンボル期間の全期間が前記アクティブ期間として設定される。これにより、電力供給・供給停止手段が動作して、復調処理部へ電力供給されるので、復調処理部による復調処理が行われる。一方、パケットのデータを復調するとき、電力供給制御手段により、抽出されたシンボル期間の一部の期間のみがアクティブ期間として設定される。これにより、復調処理部への電力供給が有効となり、上記の場合と同様に、復調処理部による復調処理が行われる。
【００２０】
この様に、アクティブ期間が設定されることにより、アクティブ期間が２つのシンボル期間にまたがることが無くなる。したがって、受信した無線信号を正しく復調することが可能となる。また、アクティブ期間以外に復調処理部への電力供給が停止される。したがって、通信期間中における消費電力を削減することができる。
【００２１】
前記復調装置において、前記電力供給制御手段は、前記クロックを基準にして前記アクティブ期間を抽出された前記シンボル期間の中央に設定することが好ましい。
【００２２】
上記の構成では、電力供給制御手段により、アクティブ期間がクロックを基準にしてシンボル期間の中央に設定される。これにより、受信側デバイスの動作クロック周波数が送信側デバイスの動作クロック周波数に対して周波数偏差を生じた場合、ＰＬＬの様な同期手法を用いないでフリーランで処理を行っても、アクティブ期間が２つのシンボルにまたがることが無い。したがって、無線信号をより正しく復調することが可能となる。
【００２３】
復調装置において、前記電力供給制御手段は、前記クロックをカウントするカウンタと、前記データの復調では、前記アクティブ期間の開始時間および終了時間に対応したカウント値に前記カウンタのカウント値が達したタイミングで規定される期間に、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる電力供給動作手段とを有していることが好ましい。
【００２４】
上記の構成では、電力供給制御手段は、カウンタを有することにより、ＰＬＬやＣＤＲの様な電力消費の多い同期手法を用いることなく、電力供給動作手段が電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる期間を決定することが出来る。したがって、消費電力を低減することが可能となる。
【００２５】
復調装置において、前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックをカウントするカウンタと、前記クロックを基準にして前記復調処理部の出力信号の変化点を前記シンボル期間の境界として検出し、かつ当該境界を検出したタイミングの前記カウンタのカウント値を前記シンボル期間の境界として記憶するエッジ検出手段とを有することが好ましい。
【００２６】
上記の構成では、シンボル期間抽出手段は、カウンタを有することにより、ＰＬＬやＣＤＲの様な電力消費の多い同期手法を用いることなく、エッジ検出手段によりシンボル期間を抽出することが出来る。したがって、消費電力を低減することが可能となる。
【００２７】
前記復調装置において、前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する２段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、各レジスタに格納された２系統のデータの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することが好ましい。
【００２８】
上記の構成では、シフトレジスタの２段のレジスタに格納された２系統のデータの相違に基づいてシンボル期間の変化点が検出されるので、複雑な回路構成を用いることなくシンボル期間の境界を検出することが可能となる。
【００２９】
前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する少なくとも６段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、前記シフトレジスタの前段部の少なくとも３個の各レジスタに格納されたデータと、前記シフトレジスタの後段部の少なくとも３個の各レジスタに格納されたデータとの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することが好ましい。
【００３０】
上記の構成では、先の２段のレジスタから成るシフトレジスタを有する復調装置と同様、シフトレジスタの少なくとも６段のレジスタの前段部の各レジスタおよび後段部の各レジスタに格納された２系統のデータの相違に基づいてシンボル期間の境界が検出されるので、複雑な回路構成を用いることなく変化点を検出することが可能となる。また、前段部の各レジスタの少なくとも３系統の出力信号と、後段部のレジスタの少なくとも３系統の出力信号とを境界の検出に用いているので、多数決や平均値に基づいて変化点を判断することが出来る。これにより、フェージングや雑音等の瞬間的な擾乱の影響を抑制して、変化点を正確に判断することが可能となる。
【００３１】
本発明の無線通信システムは、前記のいずれかの復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行うことを特徴としている。
【００３２】
これにより、受信側デバイスにおいて、受信した無線信号を正しく復調するとともに、通信期間中における消費電力を削減することが可能となる。
【００３３】
本発明の他の無線通信システムは、前記電力供給制御手段が前記カウントを有する復調装置または前記電力供給制御手段が前記カウンタを有する復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行う無線通信システムであって、送信側の前記クロック発生手段と受信側の前記クロック発生手段の周波数許容偏差の上限値を基に、送信側の前記通信端末および受信側の前記通信端末における１周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差が所定の範囲内となるように、前記パケットのパケット長が予め決定されていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成では、前記の無線通信システムと同様、受信側デバイスにおいて、受信した無線信号を正しく復調するとともに、通信期間中における消費電力を削減することが可能となる。
【００３５】
また、電力供給制御手段や電力供給制御手段がカウンタを有することにより、前述の様に、ＰＬＬやＣＤＲの様な同期手法を用いる必要はない。しかし、送信側デバイスおよび受信側デバイスの動作の基準となるクロックの周波数許容偏差（ＰＰＭ）によって、受信側デバイスの復調装置において、アクティブ期間は、送信側デバイスが決めるシンボル期間に対しシフトする。
【００３６】
送信側の通信端末および受信側の通信端末における１周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差は、上記の差とシンボル数すなわちパケット長との積となる。また、受信側デバイスの周波数許容偏差に応じて累積誤差が異なる（図１０参照）。しかも、アクティブ期間のシフト量は、この累積誤差と比例関係にある。
【００３７】
そこで、通信端末間の通信を設計・設定する際に、パケット長は、所定の方法で、受信側デバイスで使用されるクロックの周波数許容偏差（ＰＰＭ）の上限値によって予め決定されている。具体的には、周波数許容偏差（ＰＰＭ）が大きい場合には累積誤差も大きくなるので、パケット長を短くし、周波数許容偏差（ＰＰＭ）が小さい場合には累積誤差も小さくなるので、パケット長を小さくする。このため、周波数許容偏差（ＰＰＭ）の最大値がクロック発生手段の性能によってわかるので、この最大値にマージンを付加した上限値に応じてパケット長が予め決定されている。この様に、周波数許容偏差（ＰＰＭ）の上限値に応じて、パケット長が決定されるので、累積誤差を所定の範囲内に抑えることが出来る。
【００３８】
これにより、クロックの周波数許容偏差（ＰＰＭ）によってアクティブ期間がシフトしても、そのシフト量が小さく抑えられるので、アクティブ期間が２つのシンボルにまたがることが無くなる。したがって、受信した無線信号を正しく復調することが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る復調装置は、上記の様に構成されることにより、復調を適正に維持しながら復調装置の消費電力を低減することが出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】上記無線通信システムにおける端末間で通信されるパケットの構成を示す図である。
【図３】上記端末に含まれる受信機の要部の構成を示すブロック図である。
【図４】上記受信機における復調装置の同期部およびタイミングコントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】上記無線通信システムにおけるウェイクアップ機能を用いた端末間の通信の状態を示す図である。
【図６】同期ワードおよびデータの受信時におけるそれぞれのアクティブ期間の設定状態を示す図である。
【図７】上記同期部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】上記無線通信システムにおける送信側端末のクロックおよび受信側端末のクロックのタイミングを示す図である。
【図９】シンボル期間が上記送信側端末のクロックで決定されるＲＦ信号と、上記受信側端末のクロックでそれぞれ決定されるパワーゲーティングのアクティブ期間の位置を示す図である。
【図１０】Ｎシンボルで構成されるパケットのパケット長と当該パケットの最終シンボルにおける送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差との関係を示すグラフである。
【図１１】上記アクティブ期間の中心時間の決定方法を示す図である。
【図１２】上記同期部におけるカウンタのカウント値に基づく上記アクティブ期間の生成を示す図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は上記同期部に含まれるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。
【図１４】ＯＯＫ変調方式によるデータの伝送方法を示す図である。
【図１５】従来のフロントエンドアンプとして用いられる入力アンプを示す回路図である。
【図１６】従来の復調装置の内部回路におけるアクティブ期間とシンボル期間（シンボル長）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明に係る実施形態について、図１〜図１３を参照して以下に説明する。
【００４２】
［無線通信システム］
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示すブロック図である。図２は、無線通信システム１０における端末１，２間で通信されるパケット２００の構成を示す図である。
【００４３】
図１に示す様に、無線通信システム１０は複数の通信端末として端末１，２を備える。端末１，２は、それぞれ無線通信機能を備える通信装置であり、相互に通信することが可能である。端末１，２間では、図２に示すパケット２００により、データの送受信が行われる。
【００４４】
図２示す様に、パケット２００は、同期ワード２０１とデータ２０２とで構成されている。同期ワード２０１においては、“０”と“１”とが交互に並ぶ。“１”の期間では、図２において拡大して示す様に、シンボル期間Ｔsymが規定されている。また、データ２０２においては、“０”と“１”とがデータ値に応じた間隔で配列されている。
【００４５】
なお、無線通信システム１０は、無線センサネットワークを構成するので、本来、超多数個の通信端末を備えるが、ここでは説明の便宜上、端末１，２についてのみ言及することとする。
【００４６】
［受信機］
〔受信機の構成〕
図３は、上記の端末１，２に含まれる受信機１００の要部の構成を示すブロック図である。図４は、受信機１００における復調装置１０１の同期部１１およびタイミングコントローラ１２の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図３に示す様に、受信機１００は、復調装置１０１と、アンテナ１０２とを備えている。受信機１００は、端末１，２の受信機能部を構成している。
【００４８】
《復調装置の構成》
復調装置１０１は、上記のパケット２００がＯＯＫ（On/Off Keying）変調された無線信号を復調する。この復調装置１０１は、アンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７、コンパレータ８、同期部１１、タイミングコントローラ１２、クロック発生器１３およびスイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆを有している。
【００４９】
〈復調処理部〉
上記のアンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８は、復調処理を行う復調処理部１０３を構成している。
【００５０】
復調処理部１０３においては、アンテナ１０２で受信されたＲＦ信号が、アンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８によって順次復調処理されていくことにより、受信データが出力される。
【００５１】
復調処理が行われるときには、後述するスイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆが閉じることにより、復調処理部１０３の各部が、電源ラインおよび接地ラインに接続される。これにより、復調処理部１０３の各部は復調時に電力が供給されて動作する。一方、復調処理が行われないときには、スイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆが開くことにより、復調処理部１０３の各部は、電源ラインおよび接地ラインから遮断されるので、電力が供給されずに動作を停止する。
【００５２】
〈スイッチ〉
スイッチ２１ａ〜２１ｆ（電力供給・供給停止手段）は、それぞれ電源ラインとアンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８とを接続または遮断するための開閉スイッチである。スイッチ２２ａ〜２２ｆ（電力供給・供給停止手段）は、それぞれ接地ラインとアンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８とを接続または遮断するための開閉スイッチである。
【００５３】
スイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆは、タイミングコントローラ１２によって開閉が制御される。スイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆは、前述の様に、復調時に閉じ、非復調時に開くように制御される。
【００５４】
なお、以降の説明では、スイッチ２１ａ〜２１ｆ，２２ａ〜２２ｆに共通して述べる場合、単にスイッチ２１，２２と称する。
【００５５】
〈同期部〉
同期部１１（シンボル期間抽出手段）は、コンパレータ８からの出力信号（受信データ）の変化点を検出することにより、出力信号のシンボル期間を抽出する。コンパレータ８からの出力信号は、ＯＯＫ変調されたＲＦ信号を復調した結果であるので、“０”，“１”で表される信号となり、その変化点が、立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジとなる。各エッジタイミングを、クロック発生器１３により発生したクロックを基準にして検出する。図４に示す様に、この同期部１１は、シフトレジスタ１１１、カウンタ１１２およびエッジ検出器１１３を有している。
【００５６】
シフトレジスタ１１１は、コンパレータ８の出力信号を所定量シフトさせ、異なるシフト量の２系統の信号を出力する。シフトレジスタ１１１の詳細については、後に説明する。
【００５７】
シフトレジスタ１１１は、コンパレータ８の出力信号を、クロック発生器１３により発生したクロックでシフトするとともに格納する。シフトレジスタ１１１の詳細については、後に説明する。
【００５８】
カウンタ１１２は、クロック発生器１３により発生したクロックをカウントする。
【００５９】
エッジ検出器１１３（エッジ検出手段）は、シフトレジスタ１１１に格納されたコンパレータ８の出力信号に基づいて、立ち上がりおよび立ち下がりのエッジ（変化点）を検出する。具体的には、エッジ検出器１１３は、シフトレジスタ１１１を構成する前段部分のレジスタ群と後半部分のレジスタ群に格納された２系統の信号の論理レベルの状態に基づいてエッジを検出する。また、エッジ検出器１１３は、エッジを検出するタイミングでカウンタ１１２のカウント値を記憶する。この検出・記憶されたエッジが、同期部１１が検出した受信信号のシンボル期間の境界となる。
【００６０】
〈タイミングコントローラ〉
タイミングコントローラ１２（電力供給制御手段）は、同期部１１のエッジ検出器１１３で抽出されたシンボル期間およびクロック発生器１３からのクロックに基づいて、パワーゲーティング用のスイッチ２１，２２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。図４に示す様に、このタイミングコントローラ１２は、カウンタ１２１およびゲーティング信号生成器１２２を有している。
【００６１】
カウンタ１２１は、クロック発生器１３からのクロックをカウントする。このカウンタ１２１は、カウンタ１１２と同時に動作することはないので、カウンタ１１２と共用しても良い。また、カウンタ１２１は、復調の基準となるシンボル期間のタイミングを生成するために設けられている。このため、カウンタ１２１は、同期部１１によって検出された立ち上がりおよび立ち下がりのエッジのタイミングでカウンタ値が０にリセットされる。
【００６２】
ゲーティング信号生成器１２２は、同期ワード２０１の復調では、シンボルの全期間を、スイッチ２１，２２をＯＮする（電力供給を有効にする）アクティブ期間として設定する。また、ゲーティング信号生成器１２２は、データ２０２の復調では、シンボルの一部の期間のみをアクティブ期間として設定する。ゲーティング信号生成器１２２は、上記のアクティブ期間の設定を、エッジ検出器１１３によって検出されたエッジに基づいて行う。
【００６３】
ゲーティング信号生成器１２２（電力供給動作手段）は、スイッチ２１，２２をＯＮ／ＯＦＦさせるゲーティング信号を発生する。特に、ゲーティング信号生成器１２２は、カウンタ１２１のカウント値に基づいて、上記のアクティブ期間に、スイッチ２１，２２をＯＮさせるゲーティング信号を発生する。
【００６４】
〈クロック発生器の構成〉
クロック発生器１３（クロック発生手段）は、同期部１１、タイミングコントローラ１２およびミキサ４に与えるクロックを生成する回路である。このクロック発生器１３は、水晶発振回路等の発振回路を含んでいる。
【００６５】
〔受信機の動作〕
《通常の受信（復調）動作》
まず、上記の受信機１００において、復調時の復調装置１０１の基本的な動作を説明する。この状態では、スイッチ２１，２２が閉じており、アンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８に電力が供給されている。
【００６６】
ＲＦ信号は、アンテナ１０２で受信されると、アンプ３で増幅される。増幅後のＲＦ信号は、ミキサ４でＩＦ信号に変換された後、フィルタ５で所望波のみが抽出される。この抽出波は、アンプ６により増幅されて、さらに整流器７により整流される。さらに、コンパレータ８により、整流器７の出力が基準電圧源２３の基準電圧Ｖref（閾値）より大きいか否かが判定されて、電波の有無が判定される。この結果、ＲＦ信号が“０”,“１”からなるデジタルデータに復調されることにより、受信データが出力される。
【００６７】
《スリープ機能を用いた通信動作》
次いで、スリープ状態で間欠受信を行う場合の受信動作について説明する。
【００６８】
ここで、端末２は、スリープ状態で間欠受信を行う様に動作し、ウェイクアップ機能により、端末１によってウェイクアップされるものとする。これにより、端末１が送信側となり、端末２が受信側となる。
【００６９】
図５は、ウェイクアップ機能を用いた端末１，２間の通信の状態を示す図である。図６は、同期ワードおよびデータの受信時におけるそれぞれのアクティブ期間の設定状態を示す図である。図７は、同期部１１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００７０】
なお、図７は、電磁波、コンパレータ出力、シフトレジスタ出力、カウント値およびクロックを表している。電磁波は、電磁波として受信されるＲＦ信号である。コンパレータ出力はコンパレータ８の出力であり、シフトレジスタ出力はシフトレジスタ１１１の出力である。カウント値はカウンタ１１２がクロックをカウントする数である。このクロックは、クロック発生器１３で発生するクロックである。
【００７１】
ここでは、図５に示す様に、端末１がスリープ状態の端末２に対してデータ送信を要求する場合を例に挙げて説明する。
【００７２】
〈スリープ状態から通信開始までの動作〉
まず、スリープ状態にある端末２において、受信機１００のタイミングコントローラ１２は、図５に示す様に、スイッチ２１，２２を、受信期間３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…（アクティブ期間）でＯＮにし、それ以外の期間でＯＦＦにする。これにより、受信期間３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…でのみ受信を行う間欠受信が可能となる。これに対し、端末１は、ウェイクアップ信号３０を端末２に送信する。スリープ状態にある端末２は、受信期間３１ｃでウェイクアップ信号３０を受信すると、ウェイクアップして、ＡＣＫ信号３２を端末１に送信する。これにより、端末１は端末２をウェイクアップさせ、パケット２００を端末２に送信することが可能となる。
【００７３】
〈同期ワードの受信動作〉
端末２において、復調装置１０１のタイミングコントローラ１２が、ＡＣＫ信号３２を上記の様に端末１に送信する指示を端末２の送信部に与えると、ＡＣＫ信号３２が送信部から送信されるとともに、同期ワード２０１を受信する期間が開始する。
【００７４】
端末２は、ＡＣＫ信号３２を送信すると受信側の端末として機能し、端末１は、ＡＣＫ信号３２を受信すると送信側の端末として機能する。したがって、以下の説明においては、端末１を送信側端末と称し、端末２を受信側端末と称する。
【００７５】
上記の様に同期ワード２０１を受信する期間が開始するのと同時に、タイミングコントローラ１２は、図６に示す様に、スイッチ２１，２２を常にＯＮにするアクティブ期間３３ｂを設定する。これにより、復調装置１０１は、スイッチ２１，２２がＯＮするので、アンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８が動作し、送信側端末が出力したＲＦ信号（電磁波）を常に受信する。同期ワード２０１の電磁波がすべて受信されることにより、同期部１１は、同期ワード２０１からシンボル期間Ｔsymを抽出する。
【００７６】
タイミングコントローラ１２は、スイッチ２１，２２がＯＮすると同時にカウンタ１１２を起動する。同期部１１では、カウンタ１１２が、カウント動作を開始すると、クロック発生器１３から出力されるクロックをカウントしていく。また、コンパレータ８の出力信号は、シフトレジスタ１１１によってクロックに同期してシフトする。
【００７７】
図７に示す様に、受信側端末が受信する電磁波が“０”から“１”に変化すると、コンパレータ８の出力信号も“０”から“１”に変化する。すると、同期部１１では、エッジ検出器１１３が、シフトレジスタ１１１の出力からエッジを検出し、エッジを検出したタイミングでカウンタ１１２のカウント値Ｎｓを記憶する。電磁波が“１”から“０”に変化した場合も、エッジ検出器１１３は、シフトレジスタ１１１の出力からエッジを検出し、エッジを検出したタイミングでカウンタ１１２のカウント値Ｎeを記憶する。
【００７８】
これにより、同期部１１は、クロック発生器１３が出力するクロックを時間基準として、シンボル期間Ｔsymのエッジ（境界）のタイミングとしてカウント値Ｎｓ，Ｎｅを取得する。また、同期部１１は、カウント値Ｎｓ，Ｎｅを用いて（Ｎｓ＋Ｎｅ）÷２を計算することにより、この値をシンボル期間中央のタイミングとして検出する。
【００７９】
上記の例では、シンボル“１”のエッジタイミングについて説明したが、シンボル“０”の場合には、上記の場合と異なり、“０”と“１”とが入れ替わる。これにより、エッジ検出器１１３は、シンボル“１”がシンボル“０”に変わるタイミングのカウント値Ｎｓを記憶し、シンボル“０”がシンボル“１”に変わるタイミングのカウント値Ｎeを記憶する。
【００８０】
なお、現シンボルのカウント値Ｎｅは、次シンボルのカウント値Ｎｓに相当するので、同期ワード２０１の受信中には、常にシンボル“０”とシンボル“１”とのエッジ（境界）が繰り返し検出されることになる。
【００８１】
上記の処理は、予め定められた同期ワード２０１のパターンが終了するまで繰り返される。
【００８２】
〈データの受信動作〉
上記の様にして、同期ワード２０１の受信が終了すると、受信側端末においては、データ２０２の受信動作に移行する。
【００８３】
同期ワード２０１は、通信プロトコルとして予め定められている。送信側端末および受信側端末では、それぞれの送信機および受信機１００がともに同期ワードパターンを記憶している。受信側端末の受信機１００は、記憶している同期ワードパターンと受信信号のパターンとを照合して、両者が一致しないと判定することにより、同期ワード２０１からデータ２０２になったことを認識する。あるいは、受信機１００は、図６に示す様に、“０”，“１”が交互に配置される同期ワード２０１の場合、“０”，“１”の数をカウントしたカウント値が予め定められた値に達すると、同期ワード２０１からデータ２０２になったことを認識する様にしても良い。
【００８４】
図７に示す様に、電磁波において“０”と“１”とが変わる境界のタイミングは、送信側端末のクロック発生器１３で発生するクロックのタイミングで決まる。一方、図７に示すクロックは、受信側端末のクロック発生器１３で発生するクロックである。送信側端末と受信側端末とで、双方のクロック発生器１３を構成する発振回路の発振周波数が微妙に異なると、上記のカウント値Ｎｓ，Ｎｅのタイミングが、シンボル毎に異なる場合がある。
【００８５】
上記の様な場合、同期部１１は、シンボル毎に検出したシンボル期間長（Ｎｅ−Ｎｓ）の平均を計算しておく。これにより、発振周波数の微妙な差の影響を抑制することが可能となる。また、同期部１１は、この様にして計算されたシンボル期間長（Ｎｅ−Ｎｓ）を記憶しておき、データ受信でのアクティブ期間の設定に利用する。
【００８６】
データ２０２の復調時、復調装置１０１のタイミングコントローラ１２は、図６に示す様に、スイッチ２１，２２をＯＮにするアクティブ期間３３ａを設定する。これにより、復調装置１０１は、アクティブ期間３３ａだけＲＦ信号の復調を行うので、データ２０２を受信するときにアンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８で消費される電力を削減することが可能である。消費電力の削減効果は、シンボル期間Ｔsymの長さであるシンボル期間長とアクティブ期間３３ａとの比で決まる。
【００８７】
タイミングコントローラ１２は、同期ワード２０１からデータ２０２に変わると同時にカウンタ１２１を起動する。カウンタ１２１は、カウント動作を開始すると、クロック発生器１３から出力されるクロックをカウントしていく。カウンタ１２１の周期は、同期部１１が計算して記憶しておいた上記のシンボル期間長（Ｎｅ−Ｎｓ）に合わせて設定されている。具体的には、カウンタ１２１は、カウンタ値が（Ｎｅ−Ｎｓ−１）に達した時点で０にリセットされる。カウンタ１２１をこの様に動作させると、カウンタ１２１のカウント値が（Ｎｓ＋Ｎｅ）÷２に達する時点がシンボル期間の中央となる。
【００８８】
また、ゲーティング信号生成器１２２は、カウンタ１２１の起動と同時に、スイッチ２１，２２がＯＦＦとなるゲーティング信号を生成して出力する。そして、ゲーティング信号生成器１２２は、カウンタ１２１が生成するタイミングを基準にして、図６で示すアクティブ期間３３ａの間だけ、スイッチ２１，２２をＯＮさせるゲーティング信号を生成して出力する。具体的には、ゲーティング信号生成器１２２は、アクティブ期間３３ａの開始時間および終了時間に対応したカウント値をそれぞれ設定しておき、カウンタ１２１のカウント値が設定されたカウント値に達したタイミングで規定されるアクティブ期間３３ａに、上記のゲーティング信号を生成する。
【００８９】
〔アクティブ期間の設定〕
続いて、アクティブ期間３３ａの設定について詳細に説明する。
【００９０】
〈クロックの周波数誤差・偏差による影響〉
図８は、送信側端末の送信側クロックＣＬＫａおよび受信側端末の受信側クロックＣＬＫｂ〜ＣＬＫｄのタイミングを示す図である。図９は、シンボル期間が送信側端末のクロックＣＬＫａで決定されるＲＦ信号（送信データ）と、受信側端末のクロックＣＬＫｂ〜ＣＬＫｄでそれぞれ決定されるアクティブ期間３３ａの位置（通常、左シフト、右シフト）を示す図である。
【００９１】
タイミングコントローラ１２は、アクティブ期間３３ａを通信のシンボル期間の中央に設定する。アクティブ期間３３ａの設定精度は、送信側端末および受信側端末のクロック発生器１３のクロックに生じる周波数許容偏差としての周波数誤差・周波数偏差（ＰＰＭ）とデータ長とで決まる。
【００９２】
送信データのシンボル期間は、送信側端末の送信側クロックＣＬＫａで決まる。受信側クロック周波数が送信側クロック周波数と一致する場合には、図８に示す様に、受信側クロックＣＬＫｂのタイミングが送信側クロックＣＬＫａのタイミングと異なっても、両者のクロック周期が完全に一致するので、両者の間隔は一定に保たれる。この場合、図９に示す様に、復調装置１０１のタイミングコントローラ１２のアクティブ期間３３ａは、送信データのシンボル期間Ｔsymに対して時間ともにシフトすることはない。
【００９３】
次に、受信側クロック周波数が送信側クロック周波数より高い場合には、受信側端末のクロック周期が送信側端末のクロック周期に比べて短くなる。したがって、図８に示す様に、送信側クロックＣＬＫａを基準にすると、受信側クロックＣＬＫｃは左側にシフトする。送信側クロックＣＬＫａでシンボル期間Ｔsymが決定されるＯＯＫ変調されたＲＦ信号は、上記の様に左側にシフトした受信側クロックＣＬＫｃでアクティブ期間３３ａが決定されるパワーゲーティングによって復調される。この場合、アクティブ期間３３ａも、図９に示すＲＦ信号の送信データを基準にすると、図９に示す様に左側にシフトすることになる。
【００９４】
逆に、受信側クロック周波数が送信側クロック周波数より低い場合には、受信側端末のクロック周期が送信側端末のクロック周期に比べて長くなる。したがって、図８に示す様に、送信側クロックＣＬＫａを基準にすると、受信側クロックＣＬＫｄは右側にシフトする。これに応じて、アクティブ期間３３ａも、図９に示すＲＦ信号の送信データに対して、図９に示す様に右側にシフトすることになる。
【００９５】
送信側端末および受信側端末のクロック周波数誤差・偏差が完全に一致する０ＰＰＭの場合には、送信データのシンボル期間Ｔsymとアクティブ期間３３ａの関係は常に一定である。したがって、タイミングコントローラ１２は、アクティブ期間３３ａを２つのシンボル期間Ｔsymにまたがらない範囲で任意に設定することが可能である。
【００９６】
送信側端末および受信側端末のクロックの周波数誤差・偏差が完全に一致しない場合には、タイミングコントローラ１２は、アクティブ期間３３ａを通信のシンボル期間Ｔsymの中央に設定する。その設定の精度は、クロックの周波数誤差・偏差で決まる１シンボル当たりのアクティブ期間３３ａのシフト量と、パケット２００の長さとの積で決まる。
【００９７】
ここで、送信側端末のクロックの周波数および周期をそれぞれＦｓおよびＴｓとし、受信側端末のクロックの周波数および周期をそれぞれＦｓ’およびＴｓ’とし、周波数Ｆｓ’が周波数Ｆｓに対しαの周波数誤差・偏差を持つとする。すると、受信側クロックの周期は、式（１）の様に表される。
【００９８】
【数１】
2013090009.tif 000003
【００９９】
送信側端末および受信側端末における１周期当たりのクロック周期の差δＴｓは、周波数誤差・偏差αがＰＰＭのオーダーであるならば、α≪１であるので、式（２）の様に表される。
【０１００】
【数２】
2013090009.tif 000004
【０１０１】
パケット２００のパケット長がＮシンボルで構成される場合には、パケット２００の最終シンボルにおける送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差は、Ｎ×δＴｓになる。図１０は、このパケット長と累積誤差との関係を示すグラフである。
【０１０２】
ここで、一例として、周波数誤差・偏差が１００ｐｐｍの場合を考える。パケット長が２０００シンボルであれば、蓄積誤差は０．２Ｔsymとなり、パケット長が５０００シンボルであれば、累積誤差は０.５Ｔsymとなる。この状態で、受信機１００が２０００シンボルのパケット長を有する送信信号を受信すると、復調装置１０１のタイミングコントローラ１２が生成するアクティブ期間３３ａもパケット２００の全体で０．２Ｔsymシフトすることになる。
【０１０３】
累積誤差を小さくするには、受信側端末におけるクロックの周波数誤差・偏差の最大値に対して、送信に支障がない範囲でパケット長を極力短くすることが好ましい。それゆえ、端末間の通信を設計・設定する際に、送信側端末および受信側端末で採用しているクロック発生器１３が発生するクロックの周波数誤差・偏差の上限値から決まる累積誤差を小さくするようにパケット長を決定すればよい。
【０１０４】
具体的には、図１０に示す様に、周波数誤差・偏差が大きい場合には累積誤差も大きくなるので、パケット長を短くし、周波数誤差・偏差が小さい場合には累積誤差も小さくなるので、パケット長を小さくする。このため、周波数誤差・偏差の最大値がわかれば、この最大値以上の値を上限値として設定し、この上限値に応じて、累積誤差が所定の範囲内に収まる様にパケット長を所望に決定する。
【０１０５】
例えば、許容偏差が±５０ｐｐｍの場合、送受信側端末の一方の許容偏差が＋５０ｐｐｍとなり、他方の許容偏差が−５０ｐｐｍとなるときにワーストケースとなり、送受信側端末間の周波数誤差・偏差の最大値が１００ｐｐｍとなる。そこで、マージンがｍであるとすると、上限値は１００＋ｍ（ｐｐｍ）となる。この場合、蓄積誤差を０．２Ｔsym以下に抑える必要があれば、周波数誤差・偏差が１００＋ｍ（ｐｐｍ）であるときの図１０に示す様なパケット長と累積誤差との比例関係から、０．２Ｔsym以下の範囲でパケット長を決定する。図１０には、周波数誤差・偏差が１００＋ｍ（ｐｐｍ）であるときの上記の関係については示されていないが、周波数誤差・偏差の各値について上記の比例関係は既知であるものとする。
【０１０６】
ここで、最大値以上の値を上限値とするのは、クロックの周波数誤差・偏差がクロック発生器１３の発振回路において振動子として用いられる水晶によって決まるため、水晶のメーカーが保証する周波数誤差・偏差の最大値にマージンを持たせるためである。
【０１０７】
なお、上記の例では、周波数誤差・偏差の最大値を基に設定した上限値に応じてパケット長を決定するが、パケット長の決定方法はこれには限定されない。例えば、まず所望のパケット長を決定してから、それに応じて上限値を決定しておき、その上限値を満たす水晶を採用する様にしてもよい。
【０１０８】
この様に、周波数誤差・偏差の上限値に応じてパケット長が決定されるので、送信側端末および受信側端末のクロックの間に周波数誤差・偏差の差が生じても、その差に基づく送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差を所定の範囲内に抑えることが出来る。これにより、周波数誤差・偏差によるアクティブ期間３３ａのシフト量を小さくすることが出来る。それゆえ、アクティブ期間３３ａが、シンボル期間Ｔsymの中央に精度良く設定されるので、２つのシンボル期間にまたがることはない。
【０１０９】
なお、上記のＴsymはシンボル長（シンボル期間）を表す。
【０１１０】
〈アクティブ期間の中心時間の決定〉
図１１は、アクティブ期間３３ａの中心時間ｔ０の決定方法を示す図である。
【０１１１】
図１１に示す様に、ゲーティング信号生成器１２２は、アクティブ期間３３ａの中心時間ｔ０をシンボル長内で設定する。したがって、中心時間ｔ０は、０≦ｔ０≦Ｔsymを満たす。ここで、パケット長がＮシンボルであるとき、クロックの周波数誤差・偏差による累積誤差は、図１１に示す様に±ＮδＴｓとなる。したがって、送信側端末および受信側端末でクロックに周波数誤差・偏差がある状態で、復調装置１０１が復調処理を行うとき、ゲーティング信号生成器１２２が生成するアクティブ期間３３ａの中心時間ｔ０が式（３）を満たせば良い。これにより、クロックの周波数誤差・偏差を全く補正しないフリーラン状態でタイミングコントローラ１２を動作させても、パケット期間において、アクティブ期間３３ａは常に同一シンボル期間内に留まり、２つのシンボル期間にまたがることはない。
【０１１２】
【数３】
2013090009.tif 000005
【０１１３】
したがって、復調装置１０１は、アクティブ期間３３ａでパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを受信することが可能となる。アクティブ期間３３ａの中心時間ｔ０の範囲は、データ２００のシンボル数Ｎ（パケット長）、クロックの周波数誤差・偏差α、アクティブ期間長Ｔａとすると、式（３）により定まる。
【０１１４】
〈アクティブ期間の開始時間および終了時間の設定〉
ここで、ゲーティング信号生成器１２２は、カウンタ１２１のカウント値を基準として、前述の様に、アクティブ期間３３ａの開始時間をＮasと設定し、アクティブ期間３３ａの終了時間をＮaeと設定する。また、前述の受信側端末のクロック周期Ｔｓ’、送信側端末および受信側端末における１周期当たりのクロック周期の差（クロック周期差）δＴｓならびにシンボル数Ｎを用いる。これにより、式（４）および式（５）の関係が得られる。
【０１１５】
【数４】
2013090009.tif 000006
【０１１６】
【数５】
2013090009.tif 000007
【０１１７】
式（４）および式（５）を満たせば、送信側端末および受信側端末のクロックに周波数誤差・偏差αが存在しても、アクティブ期間３３ａが２つのシンボルにまたがることはない。クロック周期差δＴｓは、クロック発生器１３を構成する発振回路の周波数誤差・偏差αのワースト値の２倍に設定される。ここで、２倍となる理由は、周波数誤差・偏差αが、一般に±５０ｐｐｍ程度に規定されているので、周波数誤差・偏差αが、送信側端末で＋５０ｐｐｍであり、受信側端末で−５０ｐｐｍである場合、送受信端末での周波数誤差・偏差αが１００ｐｐｍとなることである。符号が逆向きになる場合を考えて、「周波数偏差のワースト値の２倍」としている。例えば、水晶発振回路の場合には、水晶の許容偏差（ＰＰＭ）で、発振周波数の許容偏差が決まる。
【０１１８】
アクティブ期間（Ｎae−Ｎas）が短いほど、消費電力が削減されるので、式（４）および式（５）を満たしやすくなるだけでなく、送信側端末および受信側端末の間で生じるクロックの周波数誤差・偏差αによる影響も受けにくくなる。しかし、復調装置１０１の各部が、所望の処理を行うのに必要な最短の処理時間がある場合には、アクティブ期間３３ａの長さを最短処理時間よりも長い値に設定する必要がある。例えば、フィルタ５では、入力信号が入力されてから出力が有意な信号を出すまでの時間（遅延時間）が、周波数特性や構成により異なる。したがって、フィルタ５に関しては、フィルタ５の遅延時間が最短処理時間となる。
【０１１９】
この様に、アクティブ期間３３ａの開始時間Ｎasおよび終了時間Ｎaeの設定では、周波数偏差のワースト値、最短処理時間、消費電力等がトレードオフの関係にある。したがって、シミュレーションや試作機による評価によって、これらの値を目的の通信に最適化した値に選択する。
【０１２０】
ゲーティング信号生成器１２２は、カウンタ１２１のカウンタ値を基準として、アクティブ期間３３ａ（Ｎas〜Ｎae）のみスイッチ２１，２２がＯＮとなるパワーゲーティング信号を生成して出力する。また、ゲーティング信号生成器１２２は、上記のアクティブ期間３３ａ以外ではスイッチ２１，２２がＯＦＦとなるパワーゲーティング信号を生成して出力する。これにより、データ２０２の受信中に、アクティブ期間３３ａを図６に示す様に設定することが可能となる。
【０１２１】
〈アクティブ期間の調整〉
図１２は、カウンタ１１２のカウント値に基づくアクティブ期間３３ａの生成を示す図である。
【０１２２】
同期部１１は、同期ワード２０１の復調時に、図１２に示す様にシンボル期間Ｔsymの両端をカウンタ１１２で計測する。この場合には、図１２に示す様に、シンボル期間の正確な計測は出来ず、測定誤差はクロック周期Ｔclkの程度となる。しかし、前述の様に、アクティブ期間３３ａが式（３）を満たせば、復調装置１０１はパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを受信することが可能となる。
【０１２３】
そこで、同期部１１は、時間の制御単位がカウンタ１１２のカウント値で決まることを考慮して、アクティブ期間３３ａが式（３）を満たす様に、パケット長Ｎ、クロックの周波数誤差・偏差α、アクティブ期間長Ｔａを調整する。すると、同期部１１は、ＰＬＬやＣＤＲといった回路を用いることなく、復調装置１０１が同期ワード２０１を復調する際に、低消費電力で、本発明に必要な精度でシンボル期間の抽出が可能となる。
【０１２４】
また、データ２０２を復調装置１０１が復調する際に、タイミングコントローラ１２は、図１２に示す様に、アクティブ期間３３ａの中心時間ｔ０をカウンタで生成する。この場合には、アクティブ期間３３ａはクロック周期Ｔclkの間隔で生成されることになる。この場合も、カウンタで生成されるタイミングで、かつ、アクティブ期間３３ａが式（３）を満たすならば、復調装置１０１はパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを復調することが可能となる。
【０１２５】
〔同期部の詳細〕
さらに、同期部１１について詳細に説明する。
【０１２６】
図１３（ａ）および（ｂ）は、シフトレジスタ１１１ａ，１１１ｂの構成を示すブロック図である。
【０１２７】
《第１のシフトレジスタ》
図１３（ａ）に示すシフトレジスタ１１１ａは、シフトレジスタとして同期部１１に設けられる。このシフトレジスタ１１１ａは、２段のレジスタ１１４ａ，１１４ｂによって構成されている。
【０１２８】
〈シフトレジスタの構成〉
レジスタ１１４ａは、クロック発生器１３からのクロックで動作する。ここで、クロック発生器１３は、シンボル長よりも周期が短いクロックを生成する。
【０１２９】
初段のレジスタ１１４ａは、コンパレータ８の出力信号をクロックの立ち上がりもしくは立ち下がりエッジで取り込み、次のエッジでの取り込みのタイミングまで、取り込んだデータを格納し、同じ値の出力を維持する。後段のレジスタ１１４ｂは、レジスタ１１４ａの出力信号１１５ａをレジスタ１１４ａと同様な動作で取り込んで格納することにより出力信号１１５ｂとして出力する。出力信号１１５ａ，１１５ｂは、エッジ検出器１１３に与えられる。
【０１３０】
〈同期部の動作〉
同期ワード２０１を受信するとき、受信側端末において、復調装置１０１のタイミングコントローラ１２は、スイッチ２１，２２を常にＯＮにするアクティブ期間３３ａを図６に示す様に設定する。これにより、当該復調装置１０１は、送信側端末から出力されたＲＦ信号を常に受信し、コンパレータ８より出力データ（出力信号）として出力する。
【０１３１】
レジスタ１１４ａは、入力されたコンパレータ８の出力信号をクロックの１周期だけ遅延させた出力信号１１５ａを出力する。また、レジスタ１１４ｂは、レジスタ１１４ａの出力信号１１５ａをクロックの１周期だけ遅延させた出力信号１１５ｂを出力する。
【０１３２】
エッジ検出器１１３は、出力信号１１５ａ，１１５ｂが同じコンパレータ８の出力信号をクロックの１周期単位でシフトして取り込まれたデータであることを利用して、そのシフトしている期間の出力信号１１５ａ，１１５ｂの論理レベルの相違に基づいてコンパレータ８の出力信号のエッジのタイミングを検出している。具体的には、エッジ検出器１１３は、出力信号１１５ａがＨｉｇｈであり、出力信号１１５ｂがＬｏである場合には、立ち上がりエッジを検出する。逆に、エッジ検出器１１３は、出力信号１１５ａがＬｏであり，出力信号１１５ｂがＨｉｇｈである場合には、立ち下がりエッジを検出する。
【０１３３】
エッジ検出器１１３は、カウンタ１１２のカウント値がＮｓに達した時点で立ち上がりエッジを検出し、カウンタ１１２のカウント値がＮｅに達した時点で立ち下がりエッジを検出し、これらのエッジを記憶しておく。これにより、同期部１１は、受信信号の同期ワード２０１における各シンボルの境界となる立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジのタイミングを検出し、タイミングコントローラ１２に出力する。
【０１３４】
《第２のシフトレジスタ》
雑音やフェージング等の擾乱による影響を低減したい場合には、上記の２段構成のシフトレジスタ１１１ａに代えて、例えば図１３（ｂ）に示す６段構成のシフトレジスタ１１１ｂを用いてもよい。
【０１３５】
シフトレジスタ１１１ｂは、上記のレジスタ１１４ａ，１１４ｂに、さらにレジスタ１１４ｃ〜１１４ｆが追加された構成となっている。レジスタ１１４ａ〜１１４ｆは、カスケード接続されており、すべてクロックで動作する。各レジスタ１１４ａ〜１１４ｃの出力信号は出力信号１１５ａとして出力され、各レジスタ１１４ｄ〜１１４ｆの出力信号は出力信号１１５ｂとして出力される。
【０１３６】
また、これに伴い、エッジ検出器１１３は、出力信号１１５ａ，１１５ｂの多数決処理をはじめとする、擾乱の影響を抑制する信号処理および統計処理によりエッジを検出する構成であっても良い。擾乱の影響を抑制する目的が達成するのであれば、シフトレジスタの段数は２段や６段に限定されるものではない。
【０１３７】
《擾乱による影響》
ここで、擾乱について説明する。
【０１３８】
実環境で電波を受信すると、フェージングや雑音等の影響により、受信波の段階で、受信データの“０”，“１”が反転するタイミングが生じる場合がある。ここでは、これを擾乱と称する。
【０１３９】
例えば、図１３（ａ）に示す２段構成のシフトレジスタ１１１ａの場合、エッジ検出器１１３は、出力信号１１５ａが“１”であり、出力信号１１５ｂが“０”である状態や、出力信号１１５ａが“０”であり、出力信号１１５ｂが“１”である状態を検出すると、シンボル期間の境界（エッジ）であると判断する。しかし、これが、実際のシンボル期間の境界についての正しい判断であるのか、擾乱による誤った判断であるのかを区別するのは困難である。
【０１４０】
一方、図１３（ｂ）に示す６段構成のシフトレジスタ１１１ｂの場合、エッジ検出器１１３は、レジスタ１１４ａ〜１１４ｃの出力信号がすべて“１”であり、レジスタ１１４ｄ〜１１４ｆの出力信号がすべて“０”である状態を検出すると、シンボル期間の境界であると判断する。この場合も、擾乱でこの様な状態が発生することがあるが、その発生確率は小さい。また、エッジ検出器１１３は、レジスタ１１４ａ，１１４ｃの出力信号が“１”であり、レジスタ１１４ｂ，１１４ｄ〜１１４ｆの出力信号が“０”である状態を検出すると、レジスタ１１４ｂの出力信号が擾乱で“１”から“０”に変化したと判断する。この結果、エッジ検出器１１３は、シンボル期間の境界を正しく判断することができる。
【０１４１】
この様に、シフトレジスタを多段構成にすると、出力信号１１５ａ，１１５ｂにおける、“０”や“１”の多数決および平均値により、瞬間的な擾乱の影響を抑制して“０”と“１”との変化点を正確に判断することが可能になる。この様な判断を行うには、シフトレジスタ１１１ｂのように、少なくとも、前段部に少なくとも３個のレジスタ１１４ａ〜１１４ｃを備え、後段部に少なくとも３個のレジスタ１１４ｄ〜１１４ｆを備えることが好ましい。
【０１４２】
上記の多数決および平均値に基づく判断は、統計学的には、分散がσ^２である観測量をＮ回測定して平均をとると、その平均値の分散はσ^２／Ｎに減少するという効果を利用していることになる。
【０１４３】
なお、多段構成のシフトレジスタを用いる場合、境界の判断を行うための手法としては、多数決および平均に限定するものではなく、同様の効果が得られるならば、他の統計的・信号処理的な処理を導入しても良い。
【０１４４】
〔同期部およびタイミングコントローラの実現形態〕
同期部１１およびタイミングコントローラ１２の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成されても良いし、以下の様にＣＰＵを用いてソフトウェア（制御プログラム）によって実現されても良い。
【０１４５】
上記の各ブロックは、それぞれの機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、受信機１００に供給し、ＣＰＵが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成可能である。
【０１４６】
上記の記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１４７】
また、受信機１００を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記のプログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１４８】
［付記事項］
前述の実施形態は、本発明の一例であり、復調装置１０１が、同期部１１およびタイミングコントローラ１２を備えている。また、同期部１１がシンボル期間を抽出し、タイミングコントローラ１２が生成するアクティブ期間３３ａでのみ復調装置１０１の内部回路に電源を供給し、タイミングコントローラ１２が所定の方法でアクティブ期間３３ａを生成する。さらに、同期部１１やタイミングコントローラ１２がカウンタで構成される。これらの特徴を満たせば、ＯＯＫ変調されたＲＦ信号からデジタルデータ“０”，“１”に復調する構成において、ＲＦ信号の処理は、図３に示すアンプ３、ミキサ４、フィルタ５、アンプ６、整流器７およびコンパレータ８により行われる処理に限定されない。
【０１４９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明に係る復調装置は、無線通信機能を持った無線センサノードで構成され、情報を収集する無線センサネットワークに用いられるＯＯＫ方式の無線通信の復調を低消費電力で実施することに好適に利用できる。本発明は、特に、無線センサネットワーク、医療、ヘルスケア、スマート・グリッド等のエネルギー監視・制御システム、遠隔処理の監視カメラ等の無線通信に有効であり、これらのシステムのボタン電池や太陽電池等による駆動が可能となる。
【符号の説明】
【０１５１】
１，２        端末（通信端末）
３            アンプ
４            ミキサ
５            フィルタ
３            アンプ
８            コンパレータ
１０            無線通信システム
１１            同期部（シンボル抽出手段）
１２            タイミングコントローラ（アクティブ期間設定手段）
１３            クロック発生器（クロック発生手段）
２１ａ〜２１ｆ  スイッチ（電力供給・供給停止手段）
２２ａ〜２２ｆ  スイッチ（電力供給・供給停止手段）
１００            受信機
１０１            復調装置
１０２            アンテナ
１０３            復調処理部
１１１            シフトレジスタ
１１１ａ          シフトレジスタ
１１１ｂ          シフトレジスタ
１１２            カウンタ
１１３            エッジ検出器（エッジ検出手段）
１２１            カウンタ
１２２            ゲーティング信号生成器（電力供給動作手段）
【図１】
2013090009.tif 000008
【図２】
2013090009.tif 000009
【図３】
2013090009.tif 000010
【図４】
2013090009.tif 000011
【図５】
2013090009.tif 000012
【図６】
2013090009.tif 000013
【図７】
2013090009.tif 000014
【図８】
2013090009.tif 000015
【図９】
2013090009.tif 000016
【図１０】
2013090009.tif 000017
【図１１】
2013090009.tif 000018
【図１２】
2013090009.tif 000019
【図１３】
2013090009.tif 000020
【図１４】
2013090009.tif 000021
【図１５】
2013090009.tif 000022
【図１６】
2013090009.tif 000023