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Title:
SIGNAL PROCESSING UNIT AND WIRELESS COMMUNICATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/087819
Kind Code:
A1
Abstract:
A signal processing unit and a wireless communication device are provided for making it possible to improve detecting sensitivity in correlation peak detection processing. The signal processing unit and the wireless communication device are comprised of a carrier data generating unit (16); a carrier demodulating unit (15); a matched filter unit (19) that carries out reverse diffusion processing and full addition processing as partial correlation processing for carrier demodulated data, and outputs correlation detected data; a correlation peak detecting unit (22) that detects a correlation peak from the correlation detected data and outputs correlation peak position information; a coarse frequency deviation detecting unit (23) that detects a frequency component in accordance with a carrier frequency deviation amount with respect to the carrier demodulated data and outputs a frequency deviation amount to the carrier data generating unit (16); a fine frequency detecting unit (24) that outputs a fine frequency deviation amount to reduce the frequency deviation amount from the correlation detected data and the correlation peak position information to the carrier data generating unit (16); and a control unit (25) that inputs the correlation peak position information and adjusts a processing clock signal.

Inventors:
KOBAYASHI KAORU (JP)
TAKEGISHI SHIGERU (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/074139
Publication Date:
July 24, 2008
Filing Date:
December 14, 2007
Export Citation:
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Assignee:
NIHON DEMPA KOGYO CO (JP)
KOBAYASHI KAORU (JP)
TAKEGISHI SHIGERU (JP)
International Classes:
H04J13/00; H04B1/3822; H04B1/40; H04B1/707; H04B1/7075; H04B1/7087; H04B1/7093
Foreign References:
JP2006246059A2006-09-14
JP2006261985A2006-09-28
JP2001308744A2001-11-02
JP2002280974A2002-09-27
JPH11196026A1999-07-21
Attorney, Agent or Firm:
FUNATSU, Nobuhiro et al. (Tower Side Bldg.Iikura 4F, 8-8,Higashi-Azabu 1-chome,Minato-k, Tokyo 44, JP)
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Claims:
 無線機に用いられる信号処理部において、
 IFキャリアデータを生成するキャリアデータ生成部と、
 前記IFキャリアデータに基づいて受信信号をキャリア復調するキャリア復調部と、
 前記キャリア復調データに対して、相関検出処理として逆拡散処理、全加算処理を行い、相関検出データを出力するマッチドフィルタ部と、
 前記相関検出データから相関ピークを検出し、相関ピークの位置情報を出力する相関ピーク検出部と、
 前記キャリア復調データに対してキャリア周波数ズレ量に応じた周波数成分を検出し、周波数ズレ量を前記キャリアデータ生成部に出力する粗周波数ズレ検出部と、
 相関ピーク検出時の相関検出データから周波数ズレ量を少なくする微周波数ズレ量を前記キャリアデータ生成部に出力する微周波数検出部と、
 前記相関ピークの位置情報を入力し、処理クロックを調整する制御部とを有する信号処理部。
 相関ピーク検出部は、
 カウンタ値を出力するカウンタと、
 マッチドフィルタ部からの相関検出値を入力し、1ビット区間内の最大ピーク位置を前記カウンタ値で検出する1ビット区間最大ピーク位置検出部と、
 前記検出された最大ピーク位置のカウンタ値と以前の最大ピーク位置のカウンタ値を比較し、比較結果を出力する最大ピーク位置比較部と、
 前記比較結果から相関ピークが検出されたなら相関ピーク検出信号と、シンボル位相ズレがある場合にシンボル位相ズレ検出信号を制御部に出力するシンボル同期信号生成部とを有する請求項1記載の信号処理部。
 1ビット区間最大ピーク位置検出部は、検出処理開始から1ビット区間毎の最大相関値を検出し、最大値が更新される毎にカウンタ値を内部のメモリに格納する処理を行い、
 最大ピーク位置比較部は、検出処理開始から2ビット区間分の最大値の検出が完了してから、区間毎に2ビットの区間における最大相関値のカウンタ値を比較し、比較結果をシンボル同期信号生成部に出力し、
 シンボル同期信号生成部は、前記比較結果が所定範囲内のズレであれば、相関ピークと判断し、相関ピーク検出信号を送出する請求項2記載の信号処理部。
 シンボル同期信号生成部は、3ビット連続で比較結果が所定範囲内のズレであれば、相関ピークと判断する請求項3記載の信号処理部。
 1ビット区間最大ピーク位置検出部は、相関ピーク検出をしたときのカウンタ値をクロック位相エラー検出の基準値として保持し、
 最大ピーク位置比較部は、その後に検出した最大ピーク位置のカウンタ値が、前記保持した基準値の前後特定数の値以内であれば、前記最大ピーク位置のカウンタと前記基準値とを比較し、
 シンボル同期信号生成部は、前記最大ピーク位置のカウンタ値と前記基準値とが違う値となった場合は、その差分値をクロック位相エラー値とするシンボル位相ズレ検出信号として、制御部へ送出し、
 前記制御部は、前記クロック位相エラー値とするシンボル位相ズレ検出信号に応じて、処理クロックの位相調整処理を行う請求項3又は4記載の信号処理部。
 請求項1乃至5のいずれか記載の信号処理部を備える無線機。
Description:
信号処理部及び無線機

 本発明は、双方向無線システムで用いら る無線機に係り、特に、相関ピーク検出の 度を向上させることができる信号処理部及 無線機に関する。

[双方向無線システム:図12]
 従来の双方向無線システムで用いられる無 機は、スペクトラム拡散(SS:Spread Spectrum)方 を採用した微弱電波で動作する無線機であ 。
 従来の双方向無線システムについて図12を 照しながら説明する。図12は、従来の双方向 無線システムの概略図である。
 従来の双方向無線システムは、送信部1aと 信部1bを有する親機1の無線機と、送信部2aと 受信部2bを有する子機2の無線機とを備え、子 機2の入力装置を動作させて、子機2から親機1 に動作命令を送信し、親機1ではその命令に って動作するようになっている。

 また、親機1は、命令の伝達状況の応答や親 機1の状態情報を子機2に送信するものである
 つまり、従来の双方向無線システムは、SS 採用した双方向通信(半2重)可能な微弱無線 ステムとなっている。

 上記双方向無線システムでは、子機2主導 で動作するものであり、親機1は、子機2の送 を間欠受信することにより、子機2からの命 令を受信し、子機2は、動作させたいときだ 、動作状態にするため、消費電力を大幅に 減できるものとなっている。

[従来の信号処理部の構成:図13]
 上記無線機における信号処理部について図1 3を参照しながら説明する。図13は、従来の信 号処理部の構成ブロック図である。
 従来の信号処理部は、ADC(Analog Digital Convert er)制御部11と、AGC(Auto Gain Control)部12と、APC/A FC(Auto Power Control/Auto Frequency Control)制御部13 と、DAC制御部14と、キャリア復調部15と、キ リアデータ生成部16と、キャリア変調部17と 受信データ復号部18″と、拡散符号生成部20 ″と、拡散変調部21″と、相関ピーク検出部2 2″と、粗周波数ズレ検出部23″と、微周波数 ズレ検出部24″とから構成されている。

 従来の信号処理部の各部について具体的に 明する。
 ADC制御部11は、A/Dコンバータ(A/D)への制御信 号の生成と、A/Dコンバータから受信IF(Intermedi ate Frequency)信号を入力する制御を行う。

 AGC部12は、ADC制御部11から出力される受信 IF信号に対して常に設定した振幅になるよう 無線部内のAGCアンプへ出力されるゲインコ トロール信号を制御する。

 APC/AFC制御部13は、サーミスタを使用し、無 部の温度モニタの制御信号をA/Dコンバータ ら入力し、そのモニタ値に対するAFC補正値 キャリアデータ生成部16に、APC補正値をキ リア変調部17に出力する。
 DAC制御部14は、キャリア変調部17でキャリア 変調処理を行ったデータをD/Aコンバータへ送 出する。

 キャリア復調部15は、ADC制御部11から出力 された受信IF信号に対して、IFキャリア成分 除去を行い、更に、ダウンサンプル処理を い、受信データ復号部18″、相関ピーク検出 部22″と粗周波数ズレ検出部23″に出力する

 キャリアデータ生成部16は、粗周波数ズ 検出部23″及び微周波数ズレ検出部24″から 周波数ズレ値等に応じて周波数補正処理を い、キャリア復調部15及びキャリア変調部17 に供給するIFキャリアデータを生成する。

 キャリア変調部17は、キャリアデータ生成 16から供給されるIFキャリアデータに対して APC/AFC制御部13からのAPC補正要求に応じてAPC 正処理を行うと共に、拡散変調部21″から 力される拡散変調処理データに対して、IFキ ャリアデータによるキャリア変調を行う。
 受信データ復号部18″は、同期確立後のIFキ ャリア周波数の微周波数補正後に、同期ワー ドの検出し、ユーザデータの復号処理を行う 。

 拡散符号生成部20″は、拡散変調、逆拡散 理に用いる拡散符号を生成する。使用する 散符号は、同期ワード/REF(Reference)データ用 ユーザデータ用の2種類必要である。
 拡散変調部21″は、同期ワード/REFデータの 動符号化処理を行い、送信ユーザデータ及 差動符号化した同期ワード/REFデータの拡散 変調処理を行う。

 相関ピーク検出部22″は、キャリア復調 15から出力されるキャリア復調データに対し て、相関検出処理を行い、相関ピーク検出を 行う。

 粗周波数ズレ検出部23″は、キャリア復 部15から出力されたキャリア復調データに対 して、親機-子機間のIFキャリア周波数ズレ量 に応じた残留周波数成分を検出し、周波数ズ レ量をキャリアデータ生成部16に出力する。

 微周波数ズレ検出部24″は、ピークが検 された相関データに対して、周波数ズレ量 更に少なくするために、高い精度の周波数 出を行い、微周波数ズレ量をキャリアデー 生成部16に出力する。

 尚、上記従来の無線機の信号処理部にお る相関ピーク検出処理では、検出相関値に して、固定しきい値若しくは複雑な処理に る可変しきい値と比較することによりピー 検出を行っている。

[先行技術]
 尚、関連する先行技術として、特開2000-11502 7号公報(特許文献1)、特開2002-290272号公報(特 文献2)がある。

 特許文献1には、相関出力がピーク検出器 においてデータ区間にわたって検出され、相 関ピークとなり、その相関ピーク値がコンパ レータのしきい値を越えたとき、相関ピーク のピーク値及びピーク位置は保持され、その データ区間より狭い観測区間内で相関ピーク 値がしきい値より大きく、所定回数以上とな ったときに同期確立するスペクトル拡散通信 方法及び装置が示されている。

 また、特許文献2には、スペクトル拡散符 号の1周期分、クロックパルスを計数する時 内で、合成電流が以前の合成電流の最大値 り大きい場合に、メモリを更新し、その計 値を出力するとこで、相関波形が最大とな パスのタイミング位置が検出されるパス検 装置が示されている。

特開2000-115027号公報

特開2002-290272号公報

[課題]
 しかしながら、上記従来の無線機の信号処 部における相関ピーク検出処理では、検出 関値に対して、固定しきい値若しくは複雑 処理による可変しきい値と比較することに りピーク検出を行っているため、いずれの 合においても、弱電界環境下や機器の個体 から生じるピーク値変動に対して、極限ま しきい値を絞りこむことは不可能であり、 検出の確率が上がり、ある程度のマージン 設けた場合、大幅な検出感度の劣化につな ってしまうという問題点があった。

 本発明は上記実情に鑑みて為されたもの 、相関ピーク検出処理において検出感度を 上させることができる信号処理部及び無線 を提供することを目的とする。

 上記従来例の問題点を解決するための本 明は、無線機に用いられる信号処理部にお て、キャリアデータを生成するキャリアデ タ生成部と、キャリアデータに基づいて受 信号をキャリア復調するキャリア復調部と キャリア復調データに対して、相関検出処 として逆拡散処理、全加算処理を行い、相 検出データを出力するマッチドフィルタ部 、相関検出データから相関ピークを検出し 相関ピークの位置情報を出力する相関ピー 検出部と、キャリア復調データに対してキ リア周波数ズレ量に応じた周波数成分を検 し、周波数ズレ量をキャリアデータ生成部 出力する粗周波数ズレ検出部と、相関ピー 検出時の相関検出データから周波数ズレ量 少なくする微周波数ズレ量をキャリアデー 生成部に出力する微周波数検出部と、相関 ークの位置情報を入力し、処理クロックを 整する制御部とを有する信号処理部として る。

 本発明は、上記信号処理部において、相 ピーク検出部が、カウンタ値を出力するカ ンタと、マッチドフィルタ部からの相関検 値を入力し、1ビット区間内の最大ピーク位 置をカウンタ値で検出する1ビット区間最大 ーク位置検出部と、検出された最大ピーク 置のカウンタ値と以前の最大ピーク位置の ウンタ値を比較し、比較結果を出力する最 ピーク位置比較部と、比較結果から相関ピ クが検出されたなら相関ピーク検出信号と シンボル位相ズレがある場合にシンボル位 ズレ検出信号を制御部に出力するシンボル 期信号生成部とを有する信号処理部として る。

 本発明は、上記信号処理部において、1ビ ット区間最大ピーク位置検出部が、検出処理 開始から1ビット区間毎の最大相関値を検出 、最大値が更新される毎にカウンタ値を内 のメモリに格納する処理を行い、最大ピー 位置比較部が、検出処理開始から2ビット区 分の最大値の検出が完了してから、区間毎 2ビットの区間における最大相関値のカウン タ値を比較し、比較結果をシンボル同期信号 生成部に出力し、シンボル同期信号生成部は 、比較結果が所定範囲内のズレであれば、相 関ピークと判断し、相関ピーク検出信号を送 出する信号処理部としている。

 本発明は、上記信号処理部において、シ ボル同期信号生成部が、3ビット連続で比較 結果が所定範囲内のズレであれば、相関ピー クと判断する信号処理部としている。

 本発明は、上記信号処理部において、1ビ ット区間最大ピーク位置検出部が、相関ピー ク検出をしたときのカウンタ値をクロック位 相エラー検出の基準値として保持し、最大ピ ーク位置比較部が、その後に検出した最大ピ ーク位置のカウンタ値が、保持した基準値の 前後特定数の値以内であれば、最大ピーク位 置のカウンタと基準値とを比較し、シンボル 同期信号生成部が、最大ピーク位置のカウン タ値と基準値とが違う値となった場合は、そ の差分値を位相エラー値(シンボル位相ズレ 出信号)として、制御部へ送出し、制御部が 位相エラー値(シンボル位相ズレ検出信号) 応じて、処理クロックの位相調整処理を行 信号処理部としている。

 本発明は、無線機において、上記信号処 部を備える無線機としている。

 本発明によれば、キャリアデータ生成部 キャリアデータを生成し、キャリア復調部 キャリアデータに基づいて受信信号をキャ ア復調し、マッチドフィルタ部がキャリア 調データに対して、相関検出処理として逆 散処理、全加算処理を行い、相関検出デー を出力し、相関ピーク検出部が相関検出デ タから相関ピークを検出し、相関ピークの 置情報を出力し、粗周波数ズレ検出部がキ リア復調データに対してキャリア周波数ズ 量に応じた周波数成分を検出し、周波数ズ 量をキャリアデータ生成部に出力し、微周 数検出部が相関ピーク検出時の相関検出デ タから周波数ズレ量を少なくする微周波数 レ量をキャリアデータ生成部に出力し、制 部が相関ピークの位置情報を入力し、処理 ロックを調整する無線機の信号処理部とし いるので、相関ピーク検出処理において検 感度を向上させることができる効果がある

 本発明によれば、相関ピーク検出部が、 ウンタ値を出力するカウンタと、マッチド ィルタ部からの相関検出値を入力し、1ビッ ト区間内の最大ピーク位置をカウンタ値で検 出する1ビット区間最大ピーク位置検出部と 検出された最大ピーク位置のカウンタ値と 前の最大ピーク位置のカウンタ値を比較し 比較結果を出力する最大ピーク位置比較部 、比較結果から相関ピークが検出されたな 相関ピーク検出信号と、シンボル位相ズレ ある場合にシンボル位相ズレ検出信号を制 部に出力するシンボル同期信号生成部とを する上記信号処理部としているので、相関 ーク検出処理において検出感度を向上させ ことができる効果がある。

 本発明によれば、1ビット区間最大ピーク 位置検出部が、検出処理開始から1ビット区 毎の最大相関値を検出し、最大値が更新さ る毎にカウンタ値を内部のメモリに格納す 処理を行い、最大ピーク位置比較部が、検 処理開始から2ビット区間分の最大値の検出 完了してから、区間毎に2ビットの区間にお ける最大相関値のカウンタ値を比較し、比較 結果をシンボル同期信号生成部に出力し、シ ンボル同期信号生成部は、比較結果が所定範 囲内のズレであれば、相関ピークと判断し、 相関ピーク検出信号を送出する上記信号処理 部としているので、信憑性の高い相関ピーク を検出できる効果がある。

 本発明によれば、シンボル同期信号生成 が、3ビット連続で比較結果が所定範囲内の ズレであれば、相関ピークと判断する上記信 号処理部としているので、誤検出の確率を低 くできる効果がある。

 本発明によれば、1ビット区間最大ピーク 位置検出部が、相関ピーク検出をしたときの カウンタ値をクロック位相エラー検出の基準 値として保持し、最大ピーク位置比較部が、 その後に検出した最大ピーク位置のカウンタ 値が、保持した基準値の前後特定数の値以内 であれば、最大ピーク位置のカウンタと基準 値とを比較し、シンボル同期信号生成部が、 最大ピーク位置のカウンタ値と基準値とが違 う値となった場合は、その差分値をクロック 位相エラー値(シンボル位相ズレ検出信号)と て、制御部へ送出し、制御部が、クロック 相エラー値(シンボル位相ズレ検出信号)に じて、処理クロックの位相調整処理を行う 記信号処理部としているので、クロック位 エラーに対応できる効果がある。

 本発明によれば、上記信号処理部を備え 無線機としているので、相関ピーク検出処 において検出感度を向上させることができ 効果がある。

本発明の実施の形態に係る信号処理部 構成ブロック図である。 キャリア復調部の構成ブロック図であ 。 キャリアデータ生成部の構成ブロック である。 受信データ復号部前段の構成ブロック である。 受信データ復号部後段の構成ブロック である。 マッチドフィルタ部の構成ブロック図 ある。 拡散符号生成部の構成ブロック図であ 。 拡散変調部の構成ブロック図である。 相関ピーク検出部の構成ブロック図で る。 粗周波数ズレ検出部の構成ブロック図 である。 微周波数ズレ検出部の構成ブロック図 である。 従来の双方向無線システムの概略図で ある。 従来の信号処理部の構成ブロック図で ある。

符号の説明

 1 無線機(親)
 2 無線機(子)
 11 ADC制御部
 12 AGC部
 13 APC/AFC制御部
 14 DAC制御部
 15 キャリア復調部
 16 キャリアデータ生成部
 17 キャリア変調部
 18,18″ 受信データ復号部
 19 マッチドフィルタ部
 20,20″ 拡散符号生成部
 21,21″ 拡散変調部
 22,22″ 相関ピーク検出部
 23,23″ 粗周波数ズレ検出部
 24,24″ 微周波数ズレ検出部
 25 制御部
 151 IFキャリア変調処理部
 152 高周波成分除去部
 153 ダウンサンプル部
 161 AFC調整部
 162 インデックスカウンタ
 163 アドレスデコーダ
 164 正弦波テーブル
 181 デジメーションフィルタ
 182 ダウンサンプル部
 183 低周波成分除去部
 184 逆拡散処理部
 185 分割累積処理部
 186 部分相関算出処理部
 187 累積処理部
 188 遅延検波処理部
 189 符号bit取り出し部
 191 RAM読み出しアドレス生成部
 192 キャリア復調データ格納部
 193 拡散符号分割部
 194 逆拡散処理部
 195 累積処理部
 196 部分相関算出処理部
 197 全加算処理部
 198 シフトレジスタ
 201 制御部
 202 符号生成用パラメータテーブル
 203 符号生成部
 204 符号格納部
 205 SEL
 211 差動符号化処理部
 212,213,214 拡散変調処理部
 221 1bit区間最大ピーク位置検出部
 222 最大ピーク位置比較部
 223 シンボル同期信号生成部
 224 フリーランカウンタ
 231 ノイズ除去部
 232 ダウンサンプル部
 233 FFT演算処理部
 234 演算結果累積処理部
 235 最大ピーク位置検出部
 241 FFT演算処理部
 242 最大ピーク位置検出部

 本発明の実施の形態について図面を参照し がら説明する。
[実施の形態の概要]
 本発明の実施の形態に係る信号処理部は、 ャリアデータ生成部がキャリアデータを生 し、キャリア復調部がキャリアデータに基 いて受信信号をキャリア復調し、マッチド ィルタ部がキャリア復調データに対して、 関検出処理として逆拡散処理、全加算処理 行い、相関検出データを出力し、相関ピー 検出部が相関検出データから相関ピークを 出し、相関ピークの位置情報を出力し、粗 波数ズレ検出部がキャリア復調データに対 てキャリア周波数ズレ量に応じた周波数成 を検出し、周波数ズレ量をキャリアデータ 成部に出力し、微周波数検出部が相関ピー 検出時の相関検出データから周波数ズレ量 少なくする微周波数ズレ量をキャリアデー 生成部に出力し、制御部が相関ピークの位 情報を入力し、処理クロックを調整する無 機の信号処理部としているので、マッチド ィルタ部と相関ピーク検出部の動作により 関ピーク検出処理において検出感度を向上 せることができる効果がある。

 更に、本発明の実施の形態に係る信号処理 は、相関ピーク検出部が、カウンタ値を出 するカウンタと、マッチドフィルタ部から 相関検出値を入力し、1ビット区間内の最大 ピーク位置をカウンタ値で検出する1ビット 間最大ピーク位置検出部と、検出された最 ピーク位置のカウンタ値と以前の最大ピー 位置のカウンタ値を比較し、比較結果を出 する最大ピーク位置比較部と、比較結果か 相関ピークが検出されたなら相関ピーク検 信号と、シンボル位相ズレがある場合にシ ボル位相ズレ検出信号を制御部に出力する ンボル同期信号生成部とを有するものであ 、相関ピーク検出処理において検出感度を 上させることができる効果がある。
 また、本発明の実施の形態に係る無線機は 上記信号処理部を備えるものである。

[信号処理部の全体構成:図1]
 本発明の実施の形態に係る信号処理部部に いて図1を参照しながら説明する。図1は、 発明の実施の形態に係る信号処理部の構成 ロック図である。
 本発明の実施の形態に係る信号処理部(本信 号処理部)は、図1に示すように、ADC(Analog Digi tal Converter)制御部11と、AGC(Auto Gain Control)部1 2と、APC/AFC(Auto Power Control/Auto Frequency Control )制御部13と、DAC(Digital Analog Converter)制御部14 と、キャリア復調部15と、キャリアデータ生 部16と、キャリア変調部17と、受信データ復 号部18と、マッチドフィルタ部19と、拡散符 生成部20と、拡散変調部21と、相関ピーク検 部22と、粗周波数ズレ検出部23と、微周波数 ズレ検出部24と、制御部25とから構成されて る。

[各部]
 次に、本信号処理部の各部について図面を 照しながら説明する。
[ADC制御部11]
 ADC制御部11は、A/DコンバータIC(Integrated Circu it)から受信IF(Intermediate Frequency)信号を読み出 し、受信信号をキャリア復調部15に出力する 御を行う。
 また、ADC制御部11は、A/DコンバータICへの制 御信号を生成して出力する。

[AGC部12]
 AGC部12は、ADC制御部11から出力された受信信 号に対して、常に設定した振幅になるよう、 AGCアンプへゲインコントロールを行うための 制御信号を出力する制御を行う。

[APC/AFC制御部13]
 APC/AFC制御部13は、サーミスタを使用し、無 部(RF[Radio Frequency]部)の温度モニタを行うた めのA/DコンバータICへの制御信号を生成して 力する。
 また、APC/AFC制御部13は、A/DコンバータICか のモニタ値に応じて、AFC補正値をキャリア ータ生成部16へ、APC補正値をキャリア変調部 17へ供給する。
 ここで、APCは自動送信パワー制御、AFCは自 周波数制御を意味している。

[DAC制御部14]
 DAC制御部14は、キャリア変調部17でキャリア 変調処理を行ったデータをD/AコンバータICへ 出する制御を行う。
 また、DAC制御部14は、D/AコンバータICへの制 御信号を生成して出力する。

[キャリア復調部15:図2]
 キャリア復調部15について図2を参照しなが 説明する。図2は、キャリア復調部の構成ブ ロック図である。

 キャリア復調部15は、図2に示すように、 信データ(RXデータ)を入力し、同相成分(I成 )についてIFキャリア復調処理を行うIFキャ ア復調部151aと、直交成分(Q成分)についてIF ャリア復調処理を行うIFキャリア復調部151b 、IFキャリア復調されたI成分についてFIR(Fini te Impulse Response)フィルタを用いて高周波成 を除去する高周波成分除去部152aと、IFキャ ア復調されたQ成分についてFIRフィルタを用 て高周波成分を除去する高周波成分除去部1 52bと、高周波成分が除去されたI成分につい ダウンサンプリングしてI成分のキャリア復 データを出力するダウンサンプル部153aと、 高周波成分が除去されたQ成分についてダウ サンプリングしてQ成分のキャリア復調デー を出力するダウンサンプル部153bとを備えて いる。

[キャリアデータ生成部16:図3]
 キャリアデータ生成部16について図3を参照 ながら説明する。図3は、キャリアデータ生 成部の構成ブロック図である。
 キャリアデータ生成部16は、キャリア変調 17及びキャリア復調部15へ供給するIFキャリ データを生成する。
 IFキャリアデータは、送受とも90°位相の違 2種類ずつを生成する。
 また、キャリアデータ生成部16は、粗周波 ズレ検出部23及び微周波数ズレ検出部24から 周波数ズレ検出データ、APC/AFC制御部13から AFC補正データに応じて、周波数補正処理を う。

 具体的には、キャリアデータ生成部16は 図3に示すように、入力される親機/子機フラ グ及び基準周波数パラメータに基づいて粗周 波数ズレ検出部23から入力されるAFC補正値(粗 調整)と微周波数ズレ検出部24から入力される AFC補正値(微調整)についてAFC調整を行うAFC調 部161aと、入力される親機/子機フラグ及び 準周波数パラメータに基づいてAPC/AFC制御部1 3から入力されるAFC補正値(温度)についてAFC調 整を行うAFC調整部161bと、AFC調整部161aから入 されるデータについて受信用としてインデ クスのカウントを行うインデックスカウン (Rx)162aと、AFC調整部161bから入力されるデー について送信用としてインデックスのカウ トを行うインデックスカウンタ(Tx)162bと、 弦波テーブル164に基づいてインデックスカ ンタ162aのカウンタ値によりアドレスをデコ ドしてI成分のRx用IFキャリアデータとQ成分 Rx用IFキャリアデータを出力するアドレスデ コーダ163aと、正弦波テーブル164に基づいて ンデックスカウンタ162bのカウンタ値により ドレスをデコードしてI成分のTx用IFキャリ データとQ成分のTx用IFキャリアデータを出力 するアドレスデコーダ163bとを備えている。

[キャリア変調部17]
 キャリア変調部17は、キャリアデータ生成 16から供給されるIFキャリアデータに対して APC/AFC制御部13からのAPC補正要求に応じてAPC 正処理を行う。
 更に、キャリア変調部17は、拡散変調部21か ら入力される拡散変調処理データ(ユーザデ タ、同期ワード/REFデータ)に対して、IFキャ アデータによるキャリア変調を行う。
 IFキャリアデータは、ユーザデータと同期 ード/REFデータで90°位相を変えたものを使用 する。
 また、キャリア変調部17は、各々キャリア 調処理を行ったものを加算する加算処理を う。

[受信データ復号部18:図4,図5]
 次に、受信データ復号部18について図4,5を 照しながら説明する。図4は、受信データ復 部前段の構成ブロック図であり、図5は、受 信データ復号部後段の構成ブロック図である 。尚、図4の(a)~(d)と図5の(a)~(d)とは各々接続 るものとなっている。
 受信データ復号部18は、同期確立してからIF キャリア周波数の微補正処理の後に、同期ワ ードの検出及びユーザデータの復号処理を行 う。
 キャリア復調データは、8倍オーバーサンプ ルデータ(チップレート32,768Hzに対して、キャ リア復調データは262,144Hzサンプルデータ)で るため、デシメーションフィルタリング(8タ ップの移動平均フィルタ)の後、32,768Hzサンプ ルデータにダウンサンプルする。
 ダウンサンプル後にHPF(High Pass Filter =FIRフ ィルタ)にて低周波成分の除去を行う。

 具体的には、受信データ復号部18は、図4, 5に示すように、I成分のキャリア復調データ 8タップ移動平均のフィルタリングするデシ メーションフィルタ181aと、その出力をダウ サンプルするダウンサンプル部182aと、その 力についてFIRフィルタを用いて低周波成分 除去する低周波成分除去部183aと、Q成分の ャリア復調データを8タップ移動平均のフィ タリングするデシメーションフィルタ181bと 、その出力をダウンサンプルするダウンサン プル部182bと、その出力についてFIRフィルタ 用いて低周波成分を除去する低周波成分除 部183bと、低周波成分除去部183aからの出力を RX用拡散符号(シリアル正転符号)で逆拡散す 逆拡散処理部184aと、低周波成分除去部183aか らの出力をRX用拡散符号(シリアル反転符号) 逆拡散する逆拡散処理部184bと、低周波成分 去部183bからの出力をRX用拡散符号(シリアル 正転符号)で逆拡散する逆拡散処理部184cと、 周波成分除去部183bからの出力をRX用拡散符 (シリアル反転符号)で逆拡散する逆拡散処 部184dと、各逆拡散処理部184a~dからの出力を 割累積処理する分割累積処理部185a~dと、分 累積処理部185a~dからの出力を加算して部分 関を算出する部分相関算出処理部186と、そ 出力を累積する累積処理部187と、その出力 ら符号bitを取り出し、受信データを出力す 符号bit取り出し部189aと、分割累積処理部185 a,cの出力を入力し、遅延検波を行う遅延検波 処理部188と、その出力から符号bitを取り出し 、同期ワードを出力する符号bit取り出し部189 bとを備える。

 受信データ復号部18が、低周波成分除去部18 3a,183bによるHPF処理を行う目的は、信号帯域 にCW(Continuous Wave:連続波)干渉波が入ってき 場合、その干渉波成分の除去を行うためで る。
 信号帯域内のため、同時に信号成分も除去 れてしまうが、HPFのカットオフ周波数を信 帯域幅の影響の出ない一部分に留めること 、感度劣化につながらないようにしている

 本信号処理部では、チップレート32,768Hz(≒ 号帯域幅)に対して、HPFのカットオフ周波数 を約2.6kHzに設定している。
 受信データ復号部18におけるフィルタリン 処理後、スライディング相関処理により、 拡散処理及び累積処理を行う。

 微周波数ズレ検出と補正により、±32Hz精 までIFキャリア周波数ズレ量を低減したが チップレートが32,768Hz、512チップ/bitの場合 ビットレートは64bpsであり、キャリア復調後 の残留周波数成分の許容値は±16Hzとなるため 、精度の追い込みがまだ不十分である。

 そのため、上記相関処理(スライディング相 関処理)では分割相関処理を実施する。理論 2分割で足りるが、本信号処理部ではマージ を見て、4分割の相関処理としている。
 拡散変調部21で詳細に説明するが、ユーザ ータの復号は、同期ワード/REFデータとの相 位置関係により判断する。
 また、同時に同期ワード/REFデータ成分から 同期ワードの検出を行う。検出は遅延検波処 理にて行う。但し、分割相関処理を行ってい るため、通常の遅延検波処理ではなく、2段 延検波処理となる。

[マッチドフィルタ部19:図6]
 マッチドフィルタ部19は、キャリア復調デ タに対して、相関検出処理としてマッチド ィルタリングにて逆拡散処理、更に全加算 理を行う。

 具体的には、マッチドフィルタ部19は、 6に示すように、RAM(Random Access Memory)読み出 アドレス生成部191から出力されるアドレス 従い、I成分のキャリア復調データを格納す るDual-Port RAM のキャリア復調データ格納部19 2aと、RAM読み出しアドレス生成部191から出力 れるアドレスに従い、Q成分のキャリア復調 データを格納するDual-Port RAM のキャリア復 データ格納部192bと、拡散符号を分割して出 する拡散符号分割部193と、キャリア復調デ タ格納部192aから出力されたキャリア復調デ ータを分割された拡散符号で逆拡散する逆拡 散処理部194aと、キャリア復調データ格納部19 2bから出力されたキャリア復調データを分割 れた拡散符号で逆拡散する逆拡散処理部194b と、逆拡散処理部194aからの出力を累積演算 る累積処理部195aと、逆拡散処理部194bからの 出力を累積演算する累積処理部195bと、累積 理部195a,bからの出力を部分相関算出する部 相関算出処理部196と、部分相関算出処理部19 6からの出力を全加算する全加算処理部197と 部分相関算出処理部196からの出力を一時的 記憶し、シンボル同期信号により部分相関 出値として出力するシフトレジスタ198とを えている。

[拡散符号生成部20:図7]
 次に、拡散符号生成部20について図7を参照 ながら説明する。図7は、拡散符号生成部の 構成ブロック図である。
 拡散符号生成部20は、拡散変調、逆拡散処 用の拡散符号を生成する。

 具体的には、拡散符号生成部20は、図7に すように、拡散符号長指定信号、ステート 定信号、親機/子機フラグを入力して制御信 号を出力する制御部201と、制御部201からの制 御信号と符号生成用パラメータテーブル202か らのパラメータによって拡散符号を生成し、 RX用拡散符号(パラレル正転符号)を出力する 号生成部203と、制御部201からの制御信号に って符号生成部203からの拡散符号を入力し 記憶し、更に記憶する拡散符号を出力するDu al-Port RAM の符号格納部204と、制御部201から 制御信号により符号格納部204からの符号をT X用拡散符号(シリアル正転符号)又はRX用拡散 号(シリアル正転符号)を選択して出力する 替器(SEL)205aと、制御部201からの制御信号に り符号格納部204からの符号をTX用拡散符号( リアル反転符号)又はRX用拡散符号(シリアル 転符号)を選択して出力する切替器(SEL)205bと を備えている。

 拡散符号生成部20は、システム起動時に512 ップ長の拡散符号を生成し、符号格納部204 格納する。
 使用する拡散符号は、同期ワード/REFデータ 用とユーザデータ用に2種類必要である。こ 2種類を別々のパラメータから生成すること 可能だが、本信号処理部では1種類のパラメ ータにて生成した符号を正配列及び逆配列と して使用することで全く違った符合として使 用している。

 つまり、SEL205aは、符号格納部204からTX用 散符号(シリアル正転符号)又はRX用拡散符号 (シリアル正転符号)の入力を受け、SEL205bは、 符号格納部204から同じデータを反転したTX用 散符号(シリアル反転符号)又はRX用拡散符号 (シリアル反転符号)の入力を受け、制御部201 らの制御信号でいずれかを選択出力してい 。

 具体的には、RAMに格納した符号の読み出 アドレスを0から511の順に読み出す場合と、 511から0の順に読み出す場合で別々の符号と て活用している。こうすることで、格納す RAMの容量を1/2に低減できる。

[拡散変調部21:図8]
 次に、拡散変調部21について図8を参照しな ら説明する。図8は、拡散変調部の構成ブロ ック図である。
 拡散変調部21は、同期ワード/REFデータの差 符号化処理を行い、その差動符号化処理し 同期ワード/REFデータ及び送信ユーザデータ の拡散変調処理を行う。

 具体的には、拡散変調部21は、図8に示す うに、同期ワード/REFデータを入力し、差動 符号化処理を行う差動符号化処理部211と、送 信データと拡散符号(反転符号)とを入力して 散変調処理を行う拡散変調部212と、差動符 化処理部211からの差動符号化されたデータ 拡散符号(正転符号)を入力して拡散変調処 を行い、同期ワード/REFデータ拡散変調信号 出力する拡散変調部213と、拡散変調処理部2 12からの拡散変調された信号と差動符号化処 部211からの差動符号化されたデータを入力 、拡散変調処理を行い、送信データ拡散変 信号を出力する拡散変調処理部214とを備え いる。

[相関ピーク検出部22:図9]
 次に、相関ピーク検出部22について図9を参 しながら説明する。図9は、相関ピーク検出 部の構成ブロック図である。
 相関ピーク検出部22は、図9に示すように、 ッチドフィルタ部19からの相関検出値を入 し、1bit区間内の最大ピーク位置をカウンタ で検出する1bit区間最大ピーク位置検出部221 と、検出された最大ピーク位置のカウンタ値 と以前の最大ピーク位置のカウンタ値を比較 し、比較結果を出力する最大ピーク位置比較 部222と、入力される比較結果から相関ピーク が検出されたならシンボル同期信号(相関ピ ク検出信号:同期検出信号)を外部及び制御部 25に出力し、シンボル位相ズレについてのシ ボル位相ズレ検出信号を微周波数ズレ検出 24に出力するシンボル同期信号生成部223と フリーランのカウンタ値を出力するフリー ンカウンタ224とを備えている。

 相関ピーク検出部22は、マッチドフィルタ 19からの相関検出データに対して、以下の処 理手順で相関ピーク検出を行う。
 第1に、検出処理開始からフリーランカウン タ224を起動する。
 フリーランカウンタ224は、256kHz/1bit長分=512 ップ/bitでは4,096=12bitカウンタである。

 第2に、1bit区間最大ピーク位置検出部221 、検出処理開始から1bit区間毎の最大相関値 検出し、最大値が更新される毎にカウンタ をメモリに格納する処理を行う。

 第3に、検出処理開始から2bit区間分の最 値の検出が完了してから、最大ピーク位置 較部222は、区間毎に2bitの区間における相関 大値のカウンタ値比較を行い、比較結果を ンボル同期信号生成部223に出力する。

 シンボル同期信号生成部223は、比較結果 所定範囲内(±3~4カウント程度)のズレであれ ば、信憑性の高い相関ピークと判断し、シン ボル同期信号(相関ピーク検出信号)を送出す 。

 また、シンボル同期信号生成部223は、本来 信号が来ていない(ノイズのみの受信)場合 おいても、例えばカウンタ値が±4カウント 内でピーク検出としたとき、確率の上では(8 /4,096)^2=1/262,144となり、262,144回の受信に1回は 誤検出してしまう。特に、チップ長が短けれ ば短いほど、誤検出の確率は高くなる。
 従って、本信号処理部では2bit連続ではなく 、3bit連続でカウンタ値が所定範囲内であっ 時ピーク検出としている。誤検出確率は、(8 /4,096)^3=1/134,217,728と低くなる。

[相関ピーク検出部の特徴]
 本信号処理部における相関ピーク検出部22 ピーク検出処理では、ピークとノイズとの にしきい値を設ける必要が無いため、しき 値設定によるロス(感度劣化)が生じない。
 そして、相関ピーク検出部22では、弱電界 てピーク値が消失(ノイズに埋もれてしまう) する極限レベルまでピーク検出を行うことが 可能である。

 また、システム構成上許される期間(例え ば8カウント)中ピーク検出処理を行うことで 1bit区間相関最大のカウンタ値が異なったと しても、リカバリが可能となり、より検出感 度を上げることが可能である。

 更に、シンボル同期信号生成部223がシンボ 同期信号を制御部25へ送出することにより 制御部25ではシンボル同期処理を実施する。
 上記の処理により、相関ピークを検出した もフリーランカウンタ224を起動し続け、以 のクロック位相エラーの検出処理を行う。 、クロック位相エラーとは、親機-子機間の 処理クロックの周波数ズレにより、数十~数 msecの通信の間にbit同期がずれてしまうこと 指す。

 クロック位相エラーの検出処理は、第1に、 相関ピーク検出をしたときのカウンタ値(同 値でない時は、それらの平均値)をクロック 相エラー検出の基準値として保持する。
 第2に、同期確立以降も定期的にマッチドフ ィルタ部19を起動し、相関値の検出処理を行 。

 第3に、上記検出値に対して、第1の処理 保持したカウンタ基準値の前後数カウント( 8カウント程度)の相関最大値検出を行い、得 られた最大値のカウンタ値とカウンタ基準値 とを比較する。

 第4に、カウンタ基準値を違う値となった場 合は、その差分値を位相エラー値として、制 御部25へ送出する。
 制御部25では上記位相エラー値に応じて、 理クロックの位相調整処理を行う。

[粗周波数ズレ検出部23:図10]
 次に、粗周波数ズレ検出部23について図10を 参照しながら説明する。図10は、粗周波数ズ 検出部の構成ブロック図である。
 粗周波数ズレ検出部23は、キャリア復調デ タに対して、LPF(Low Pass Filter)でノイズ除去 行い、ダウンサンプリング処理して、FFT演 を行って累積処理し、最大ピーク位置の検 を行い、粗周波数ズレ検出データを出力す 。

 粗周波数ズレ検出部23は、図10に示すよう に、I成分のキャリア復調データを入力し、LP FとなるFIRフィルタを用いてノイズ除去を行 ノイズ除去部231aと、Q成分のキャリア復調デ ータを入力し、LPFとなるFIRフィルタを用いて ノイズ除去を行うノイズ除去部231bと、ノイ 除去したI成分をダウンサンプリング処理す ダウンサンプル部232aと、ノイズ除去したQ 分をダウンサンプリング処理するダウンサ プル部232bと、ダウンサンプリング処理したI 成分とQ成分についてFFT演算処理を行うFFT演 処理部233と、FFT演算結果を累積処理する演 結果累積処理部234と、累積処理結果から最 ピーク位置を検出する最大ピーク位置検出 235とを備えている。

 ダウンサンプル部232a,232bにおいて、ノイズ 去後のデータに対しては、32,768Hzのダウン ンプリング処理を行う。
 ダウンサンプル後のデータに対して、親機- 子機のIFキャリア周波数ズレ量に応じた残留 波数成分の検出を行う。
 残留周波数成分の検出は、32ポイントのFFT 算で行う。従って、検出周波数精度は、1,024 Hzとなる。

 本信号処理部では、検出精度を上げるため 複数回の検出結果の累計を取った上でピー の検出を行う。
 1回の演算周期は、32/32,768≒1msecであり、最 32回までの累計を可能としている。
 32回の累計演算を行った場合の検出感度は 理論上では約15dBアップする。
 そして、検出した粗周波数ズレ量をキャリ データ生成部16に供給する。

[微周波数ズレ検出部24:図11]
 次に、微周波数ズレ検出部24について図11を 参照しながら説明する。図11は、微周波数ズ 検出部の構成ブロック図である。
 微周波数ズレ検出部24は、受信データ復号 18でのデータ復号処理を前に、分割相関処理 による分割損(分割による感度劣化)の低減を 的に、周波数ズレ量をさらに少なくするた 、高い精度の周波数検出を行う。

 微周波数ズレ検出部24は、図11に示すよう に、部分相関検出値を入力し、FFT演算を行う FFT演算処理部241と、FFT演算結果から最大ピー ク位置を検出して微周波数ズレ検出データを 出力する最大ピーク位置検出部242とを備えて いる。

 FFT演算処理部241は、粗周波数検出部23のFF T演算処理部233と同じ32ポイントのFFT演算処理 を行うが、ここでは相関ピークが検出された ときの32分割相関処理データを入力して演算 理を行う。

 粗周波数ズレの補正後もキャリア復調デー には最大±512Hzの残留ズレ成分が残っており 、ピークが検出されたときの32分割相関検出 ータにその残留ズレ成分が現れる。
 そのため、ピークが検出されたときの当該 関データ(32分割分*I,Q成分=64ポイント)に対 てFFT演算を行うことで、その残留ズレ分の 波数検出を行うことができる。

 その際の検出精度は、64Hzとなる。何故なら 、1分割分のサンプリング周期が16/32,768≒0.5ms ec、δf=1/0.5msec*32=64Hzだからである。
 ここで得られた微周波数ズレ値をキャリア ータ生成部16へ供給する。
 尚、微周波数ズレ検出部24は、粗周波数ズ 検出部23と同じ32ポイントFFT演算回路のため 共用化が可能である。

[制御部25]
 制御部25は、相関ピーク検出部22から同期検 出信号を入力し、シンボル同期処理を行い、 外部からの入力により相関ピーク検出部22及 粗周波数ズレ検出部23の動作タイミングを 御する。
 特に、制御部25は、相関ピーク検出部22から の位相エラー値に応じて信号処理部内の各部 に提供されるクロックの位相を調整する。

[受信処理の流れ]
 以下、受信処理の流れの概略を簡単に説明 る。
 第1に、受信処理開始にてADC制御部11を介し キャリア復調部15にてキャリア復調処理実 する。
 第2に、キャリア復調処理データを粗周波数 ズレ検出部23及びマッチドフィルタ部19へ供 し、粗周波数ズレ検出部23で粗周波数ズレ量 検出を行い、同時にマッチドフィルタ部19で 関検出処理を、相関ピーク検出部22で相関 ーク検出処理を行う。

 第3に、粗周波数ズレを検出した場合、キャ リアデータ生成部16及びキャリア復調部15に いてそのズレ量を補正し、再度相関ピーク 出処理を行う。
 第4に、相関ピーク検出部22で相関ピークが 出された場合、そのピーク値に該当する分 相関の各検出値(32分割分、I,Q成分の計64ポ ント)を微周波数ズレ検出部24に供給し、微 波数ズレ量の検出を行う。

 第5に、微周波数ズレ量の検出結果から、再 度、キャリアデータ生成部16及びキャリア復 部15においてIFキャリア周波数の補正を行っ た後、受信データ復号部18にて同期ワードの 出を行い、更に受信データ復号処理を行う
 以上が、本信号処理部における受信処理の 要である。

[実施の形態の効果]
 本信号処理部及びそれを用いた無線機によ ば、相関ピーク検出処理において検出感度 向上させることができる効果がある。

 本発明は、相関ピーク検出処理において 出感度を向上させることができる信号処理 及び無線機に好適である。