図面 (/)

技術 パルス同期復調装置

出願人 パナソニック株式会社
発明者 松尾道明青柳英毅浅野仁鴇和哉
出願日 2007年7月26日 (13年5ヶ月経過) 出願番号 2007-194449
公開日 2008年3月6日 (12年9ヶ月経過) 公開番号 2008-054305
状態 特許登録済
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 直流方式デジタル伝送
主要キーワード 切り替え幅 不連続動作 平均化数 遅延量変化 一次係数 標本化タイミング 遅延制御量 クロック周波数補正
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年3月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

高速パルス無線伝送において、低消費電力簡易な構成によって受信パルス信号同期捕捉して復調することのできるパルス同期復調装置を提供する。

解決手段

オンオフキーイング変調方式による受信パルス信号は、伝送レートの半分の周波数クロック信号で動作するAD変換部10及び11によってシンボルが交互に標本化される。同期時には、標本化タイミング調整部20及び21の遅延量を異ならせてシンボルパルスの異なる2点の位相を標本化し、得られた標本値の比較に応じて可変遅延部40の遅延量を調整して同期を確保する。復調時には、可変遅延部40の遅延量を保持して、標本化タイミング調整部20及び21の遅延量を同じ値に切り替えてシンボルパルスを交互に標本化し、得られた標本値を復調処理部60において閾値判定して、結果を並列直列変換することで復調出力を得る。

概要

背景

近年、携帯電話端末オーディオビジュアル機器パーソナルコンピュータ及びその周辺機器といった機器を相互に接続し、マルチメディア情報等のデータを遣り取りするアプリケーション要望されており、例えばオーディオ機器録音した音楽データをパーソナルコンピュータで管理する、あるいはビジュアル機器で録画した映像データを携帯電話端末に転送して外出先視聴するといった用途が考えられている。

この様な要望を実現する手段には、各機器間ケーブルで接続してネットワーク構築することが考えられる。しかしながら、有線ネットワークの構築は、結線の作業が煩雑であり機器の配置にも制約が生じるなどユーザへの利便性の点で課題がある。

このため、より利便性を高める手段として無線によるネットワークが注目されており、IEEE802.11bに代表される無線LANブルートゥースに代表される無線PAN(パーソナルエリアネットワーク)に関する技術の実用化がすすんできている。

この様な背景の中、より高速データ通信を安価に提供する技術として、広い周波数帯域を用いてパルス状の変調信号伝送するウルトラワイドバンド(Ultra Wide Band、以下UWBと記す)と呼ばれる通信方式が注目されている。

このUWBは、既存の無線システム干渉を与えない程度の小さい送信電力とすることで、極めて広い周波数帯域を利用可能として大容量の通信路を得るものであり、わずかな電力できわめて高いデータ送信レートを実現できるという利点がある。このUWBによる無線伝送には、広帯域スペクトラム成分を有するパルス状の信号を無線周波数に変換して送信するという技術を用いているものがある。

無線伝送されたパルス信号を受信する場合、復調のため受信パルス信号への同期処理が必要となる。高速な伝送レートを有する受信パルス信号に対して、同期を確保して復調する処理を可能とする受信装置構成としては、例えば特許文献1に示されたようなものがある。

図15には、従来技術における受信パルス信号への同期をとるための構成が示されている。また、図16には、図15に示す同期処理系215に加えて復調のための処理系210が図示されている。

図16において、アンテナ100から入力された受信パルス信号は、復調用相関ミキサ310及び同期用相関ミキサ405及び410において内部生成したレプリカパルスと各々異なるタイミングで混合されて相関値が求められる。この相関値はAD変換器220及び225によってディジタル値に変換され、コントローラ230において復調及び同期制御のための処理がなされる。

受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスのタイミング関係は、図17Aに示されており、2つのパルスの位相差相関出力の関係は図17Bに示されている。受信パルスと内部発生パルスの位相差と相関出力の関係は、位相差0を軸として対称形となり位相差0において最大となる。

また、同期捕捉時の前記位相差と相関出力の関係は図18A〜18Cに示される。各図中の記号Tで示された2つの点は同期用相関ミキサによる相関値であり、記号Aで示された点は復調用相関ミキサによる相関値を示している。図示されているように、各相関ミキサに入力する内部発生パルスの位相を等間隔にシフトして相関演算する受信パルスに対する同期状態を検知することができる。

図18Aは、同期がとれて最適な復調ができる状態を示しており、復調用相関ミキサの出力値は最大となり、同期用相関ミキサの2つの出力値は等しくなる。図18B及び図18Cは、復調用相関ミキサにおいて受信パルスと内部発生パルスの位相がずれていて同期が取れていない状態を示しており、同期用相関ミキサの2つの出力値に差が生じることとなる。

上記従来の装置では、同期用相関ミキサ405及び410の2つの相関値を加算器415によって比較して、差が0となるように内部発生パルスのタイミングを変化させるようにして同期確保するよう動作する。以上のように、特許文献1に記載の発明は、相関器を用いた復調系と同期系を並列に備えた構成によって、無線伝送されたパルス信号を受信して同期を確保し復調することを可能とするものである。
特表2005−518111号公報(図4、図5、図12A、図12B、図14A〜図14C)

概要

高速なパルス無線伝送において、低消費電力簡易な構成によって受信パルス信号を同期捕捉して復調することのできるパルス同期復調装置を提供する。オンオフキーイング変調方式による受信パルス信号は、伝送レートの半分の周波数クロック信号で動作するAD変換部10及び11によってシンボルが交互に標本化される。同期時には、標本化タイミング調整部20及び21の遅延量を異ならせてシンボルパルスの異なる2点の位相を標本化し、得られた標本値の比較に応じて可変遅延部40の遅延量を調整して同期を確保する。復調時には、可変遅延部40の遅延量を保持して、標本化タイミング調整部20及び21の遅延量を同じ値に切り替えてシンボルパルスを交互に標本化し、得られた標本値を復調処理部60において閾値判定して、結果を並列直列変換することで復調出力を得る。

目的

特に、本発明は、UWBのような伝送方式によって高速な伝送レートでデータ伝送を行う無線システムの受信系に適用可能であり、簡易な構成で低消費電力動作するパルス同期復調装置を提供することを目的としている。また、本発明は、低コスト化を目指し、集積化設計が容易なパルス同期復調装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

第1の周波数パルス信号を受信するパルス同期復調装置であって、前記第1の周波数より低い第2の周波数のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記クロック信号の異なる標本化タイミングで前記パルス信号を標本化する複数のAD変換部と、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値大小関係に応じて、位相制御信号を生成する位相判定部と、前記クロック信号生成部が生成したクロック信号の遅延量を、前記位相制御信号に応じて変化させる可変遅延部と、前記複数のAD変換部の各々に対応して設けられ、前記可変遅延部が出力するクロック信号の遅延量を個々に調整可能な複数の標本化タイミング調整部とを備えるパルス同期復調装置。

請求項2

前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値のレベルを検出し、前記複数の標本値のレベルがあらかじめ設定した値よりも低くなった場合に、前記可変遅延部の遅延量を所定量だけ増加若しくは減少させるレベル判定部を備える請求項1記載のパルス同期復調装置。

請求項3

前記レベル判定部は、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程において、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が異なる場合に、前記可変遅延部の遅延量を変化させ、前記複数の標本値が等しくなった場合に、前記可変遅延部の遅延量を保持する請求項2記載のパルス同期復調装置。

請求項4

前記同期過程において、前記複数の標本化タイミング調整部の遅延量の差(Δτ)を、前記パルス信号の振幅半値幅以下とし、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が、前記パルス信号の振幅の半分よりも小さい値となった場合に、前記可変遅延部の遅延量を前記パルス信号のパルス幅の半分の時間だけ増加若しくは減少させる請求項2記載のパルス同期復調装置。

請求項5

前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値を復調し、復調結果を出力する復調処理部を備える請求項1または2記載のパルス同期復調装置。

請求項6

前記クロック信号の所定の標本化タイミングで前記パルス信号を標本化する復調用AD変換部と、前記復調用AD変換部が出力する複数の標本値を復調し、復調結果を出力する復調処理部とを備える請求項1記載のパルス同期復調装置。

請求項7

前記パルス信号は、ASK変調によって無線伝送されたパルス信号であり、前記復調処理部は、前記復調用AD変換部が出力する標本値によってシンボルパルスの有無を判定し、前記シンボルパルスが無いと判定した場合には、当該シンボルパルスに対応する前記同期用AD変換部の標本値を、前記位相判定部における位相判定に用いないように制御する請求項6記載のパルス同期復調装置。

請求項8

前記第2の周波数は、前記第1の周波数のn(2以上の整数)分の1であり、前記複数のAD変換部は、前記パルス信号に対してn個並列に接続され、n個の標本値を生成する請求項1、2および6のいずれか一項記載のパルス同期復調装置。

請求項9

前記複数のAD変換部の各々は、前記パルス信号のn個の異なるシンボルを標本化する請求項8記載のパルス同期復調装置。

請求項10

前記位相判定部は、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が等しくなるように、前記可変遅延部の遅延量を制御する請求項1、2および6のいずれか一項記載のパルス同期復調装置。

請求項11

前記複数の標本化タイミング調整部が調整する遅延量の差(Δτ)は、前記パルス信号のパルス幅よりも小さい請求項1、2および6のいずれか一項記載のパルス同期復調装置。

請求項12

前記複数の標本化タイミング調整部は、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程において前記遅延量の差(Δτ)を生じさせ、前記パルス信号を復調する復調時において前記遅延量の差(Δτ)をゼロにする請求項11記載のパルス同期復調装置。

請求項13

前記複数のAD変換部は、前記クロック信号の立ち上がりエッジで前記パルス信号を標本化する第1のAD変換部と、前記クロック信号の立ち下りエッジで前記パルス信号を標本化する第2のAD変換部とを含む請求項1、2および6のいずれか一項記載のパルス同期復調装置。

請求項14

前記位相判定部が生成した位相制御信号の変化より一定の変化量を検知し、前記変化量の増減および傾きに応じて前記クロック信号生成部の出力するクロック信号の周波数を調整するクロック周波数補正部をさらに備える請求項1、2および6のいずれか一項記載のパルス同期復調装置。

請求項15

前記複数の標本化タイミング調整部は、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程の前半において前記遅延量の差(Δτ)を生じさせ、同期過程の経過にしたがって前記遅延量の差(Δτ)を小さくしていく請求項11記載のパルス同期復調装置。

技術分野

0001

本発明は、オンオフキーイングのようなパルス変調方式によって無線伝送されたパルス信号を受信するパルス同期復調装置に関し、特に、低い消費電力によって受信信号の同期及び復調を行うパルス同期復調装置に関する。

背景技術

0002

近年、携帯電話端末オーディオビジュアル機器パーソナルコンピュータ及びその周辺機器といった機器を相互に接続し、マルチメディア情報等のデータを遣り取りするアプリケーション要望されており、例えばオーディオ機器録音した音楽データをパーソナルコンピュータで管理する、あるいはビジュアル機器で録画した映像データを携帯電話端末に転送して外出先視聴するといった用途が考えられている。

0003

この様な要望を実現する手段には、各機器間ケーブルで接続してネットワーク構築することが考えられる。しかしながら、有線ネットワークの構築は、結線の作業が煩雑であり機器の配置にも制約が生じるなどユーザへの利便性の点で課題がある。

0004

このため、より利便性を高める手段として無線によるネットワークが注目されており、IEEE802.11bに代表される無線LANブルートゥースに代表される無線PAN(パーソナルエリアネットワーク)に関する技術の実用化がすすんできている。

0005

この様な背景の中、より高速データ通信を安価に提供する技術として、広い周波数帯域を用いてパルス状の変調信号伝送するウルトラワイドバンド(Ultra Wide Band、以下UWBと記す)と呼ばれる通信方式が注目されている。

0006

このUWBは、既存の無線システム干渉を与えない程度の小さい送信電力とすることで、極めて広い周波数帯域を利用可能として大容量の通信路を得るものであり、わずかな電力できわめて高いデータ送信レートを実現できるという利点がある。このUWBによる無線伝送には、広帯域スペクトラム成分を有するパルス状の信号を無線周波数に変換して送信するという技術を用いているものがある。

0007

無線伝送されたパルス信号を受信する場合、復調のため受信パルス信号への同期処理が必要となる。高速な伝送レートを有する受信パルス信号に対して、同期を確保して復調する処理を可能とする受信装置構成としては、例えば特許文献1に示されたようなものがある。

0008

図15には、従来技術における受信パルス信号への同期をとるための構成が示されている。また、図16には、図15に示す同期処理系215に加えて復調のための処理系210が図示されている。

0009

図16において、アンテナ100から入力された受信パルス信号は、復調用相関ミキサ310及び同期用相関ミキサ405及び410において内部生成したレプリカパルスと各々異なるタイミングで混合されて相関値が求められる。この相関値はAD変換器220及び225によってディジタル値に変換され、コントローラ230において復調及び同期制御のための処理がなされる。

0010

受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスのタイミング関係は、図17Aに示されており、2つのパルスの位相差相関出力の関係は図17Bに示されている。受信パルスと内部発生パルスの位相差と相関出力の関係は、位相差0を軸として対称形となり位相差0において最大となる。

0011

また、同期捕捉時の前記位相差と相関出力の関係は図18A〜18Cに示される。各図中の記号Tで示された2つの点は同期用相関ミキサによる相関値であり、記号Aで示された点は復調用相関ミキサによる相関値を示している。図示されているように、各相関ミキサに入力する内部発生パルスの位相を等間隔にシフトして相関演算する受信パルスに対する同期状態を検知することができる。

0012

図18Aは、同期がとれて最適な復調ができる状態を示しており、復調用相関ミキサの出力値は最大となり、同期用相関ミキサの2つの出力値は等しくなる。図18B及び図18Cは、復調用相関ミキサにおいて受信パルスと内部発生パルスの位相がずれていて同期が取れていない状態を示しており、同期用相関ミキサの2つの出力値に差が生じることとなる。

0013

上記従来の装置では、同期用相関ミキサ405及び410の2つの相関値を加算器415によって比較して、差が0となるように内部発生パルスのタイミングを変化させるようにして同期確保するよう動作する。以上のように、特許文献1に記載の発明は、相関器を用いた復調系と同期系を並列に備えた構成によって、無線伝送されたパルス信号を受信して同期を確保し復調することを可能とするものである。
特表2005−518111号公報(図4図5図12A、図12B、図14A〜図14C)

発明が解決しようとする課題

0014

無線伝送を行う端末装置において、受信時の消費電力を低減することは使用可能時間を長くすることができるという点で重要な課題となる。上述したようなパルス状の信号を無線伝送する場合、送信側装置では送信電力がセルラのようなシステムほど高くなく、送信パルス信号の有無によって回路間欠動作させるといったことが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。

0015

しかしながら、受信側装置では常に伝搬する無線信号待ち受け受信しておく必要があり、間欠動作が困難で低消費電力化を図りにくい。よって、特に受信側装置において、でき得る限り消費電力を低減することが求められている。

0016

このような要求に対して、特許文献1に開示されている発明では、復調系と同期系の各々にデータの伝送レートと同じ標本化周波数で動作するAD変換器が必要な構成となっており、Gbpsオーダ高速パルス伝送を行う場合には大きな電力を消費してしまうこととなる。

0017

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、Gbpsオーダの高速なパルス信号の無線伝送において、同期及び復調の処理を行う受信側装置の消費電力の低減を可能とするものである。

0018

特に、本発明は、UWBのような伝送方式によって高速な伝送レートでデータ伝送を行う無線システムの受信系に適用可能であり、簡易な構成で低消費電力動作するパルス同期復調装置を提供することを目的としている。また、本発明は、低コスト化を目指し、集積化設計が容易なパルス同期復調装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0019

本発明のパルス同期復調装置は、第1の周波数のパルス信号を受信するパルス同期復調装置であって、前記第1の周波数より低い第2の周波数のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記クロック信号の異なる標本化タイミングで前記パルス信号を標本化する複数のAD変換部と、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値大小関係に応じて、位相制御信号を生成する位相判定部と、前記クロック信号生成部が生成したクロック信号の遅延量を、前記位相制御信号に応じて変化させる可変遅延部と、前記複数のAD変換部の各々に対応して設けられ、前記可変遅延部が出力するクロック信号の遅延量を個々に調整可能な複数の標本化タイミング調整部とを備える。

0020

この構成によれば、伝送レートより低い標本化周波数で動作する複数のAD変換部によって受信パルス信号の同期が可能となることから、高速なパルス伝送システムに対する同期動作時の消費電力を低減することができる。また、伝送レートより低いクロック周波数で動作できることから、集積化設計も容易となる。

0021

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値のレベルを検出し、前記複数の標本値のレベルがあらかじめ設定した値よりも低くなった場合に、前記可変遅延部の遅延量を所定量だけ増加若しくは減少させるレベル判定部を備えることを特徴とする。

0022

この構成によれば、複数の標本値のレベルがあらかじめ設定した値よりも低くなった場合に、可変遅延部の遅延量を所定量だけ増加若しくは減少させるので、誤同期動作を回避することが可能となる。また、標本値が低い値で同期捕捉されることを防止できるため、同期安定度を高めることが可能となる。

0023

また、本発明のパルス同期復調装置において、前記レベル判定部は、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程において、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が異なる場合に、前記可変遅延部の遅延量を変化させ、前記複数の標本値が等しくなった場合に、前記可変遅延部の遅延量を保持することを特徴とする。

0024

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記同期過程において、前記複数の標本化タイミング調整部の遅延量の差(Δτ)を、前記パルス信号の振幅半値幅以下とし、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が、前記パルス信号の振幅の半分よりも小さい値となった場合に、前記可変遅延部の遅延量を前記パルス信号のパルス幅の半分の時間だけ増加若しくは減少させることを特徴とする。

0025

この構成によれば、複数の標本値がパルス信号の振幅の半分よりも小さい値となった場合に、可変遅延部の遅延量をパルス信号のパルス幅の半分の時間だけ増加若しくは減少させることにより、標本化タイミング調整部や可変遅延部の遅延調整量が決定されるので、誤同期動作を回避して同期安定度を高めた装置を実装することが可能となる。

0026

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値を復調し、復調結果を出力する復調処理部を備える。

0027

この構成によれば、伝送レートより低い標本化周波数で動作する複数のAD変換部によって受信パルス信号の同期及び復調が可能となることから、高速なパルス伝送システムに対する同期及び復調動作時の消費電力を低減することができる。また、同期用の処理部分と復調用の処理部分を一部共用した構成であることから、回路規模が低減される。

0028

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記クロック信号の所定の標本化タイミングで前記パルス信号を標本化する復調用AD変換部と、前記復調用AD変換部が出力する複数の標本値を復調し、復調結果を出力する復調処理部とを備える。

0029

この構成によれば、伝送レートより低い標本化周波数で動作する複数の同期用AD変換部によって受信パルス信号の同期が可能となり、高速なパルス伝送システムに対する同期時の消費電力を低減することができる。また、復調用AD変換部を設けることにより、同期と復調を同時に行うことが可能であり、復調時の同期捕捉が可能となる。よって、同期と復調を交互に行う場合と比較して、同期用のデータパターンの埋め込みを削減でき、スループットの向上を図ることが可能となる。

0030

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記パルス信号が、ASK変調によって無線伝送されたパルス信号であり、前記復調処理部が、前記復調用AD変換部が出力する標本値によってシンボルパルスの有無を判定し、前記シンボルパルスが無いと判定した場合には、当該シンボルパルスに対応する前記同期用AD変換部の標本値を、前記位相判定部における位相判定に用いないように制御するものである。

0031

この構成によれば、同期と復調を同時に行う場合において、「1」及び「0」のシンボルパルスが混在するような場合でも、同期制御誤りを防いで同期捕捉を行うことが可能となり、ジッタ特性等の同期性能の向上を図ることが可能となる。

0032

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記第2の周波数が、前記第1の周波数のn(2以上の整数)分の1であり、前記複数のAD変換部が、前記パルス信号に対してn個並列に接続され、n個の標本値を生成するものである。

0033

この構成によれば、伝送レートの半分以下の標本化周波数で動作する複数のAD変換部によって受信パルス信号の同期が可能となることから、高速なパルス伝送システムに対する同期動作時の消費電力を低減することができる。

0034

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数のAD変換部の各々が、前記パルス信号のn個の異なるシンボルを標本化するものである。

0035

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記位相判定部が、前記複数のAD変換部が出力する複数の標本値が等しくなるように、前記可変遅延部の遅延量を制御するものである。

0036

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数の標本化タイミング調整部が調整する遅延量の差(Δτ)が、前記パルス信号のパルス幅よりも小さいものである。

0037

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数の標本化タイミング調整部が、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程において前記遅延量の差(Δτ)を生じさせ、前記パルス信号を復調する復調時において前記遅延量の差(Δτ)をゼロにするものである。

0038

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数のAD変換部が、前記クロック信号の立ち上がりエッジで前記パルス信号を標本化する第1のAD変換部と、前記クロック信号の立ち下りエッジで前記パルス信号を標本化する第2のAD変換部とを含むものである。

0039

この構成によれば、同期時と復調時で標本化タイミング調整部における遅延量の切り替え幅を小さくすることができ、大きく切り替える場合と比較して切り替え時に生じる位相の不連続性を小さく抑えることが可能となる。

0040

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記位相判定部が生成した位相制御信号の変化より一定の変化量を検知し、前記変化量の増減および傾きに応じて前記クロック信号生成部の出力するクロック信号の周波数を調整するクロック周波数補正部をさらに備えるものである。

0041

この構成によれば、送信側と受信側でクロック信号の周波数が異なる場合でも、受信側のクロック信号周波数を送信側と同じとなるように調整することができ、時間経過による復調時の標本化最適点のずれを抑え、同期復調性能を高めることが可能となる。

0042

また、本発明のパルス同期復調装置は、前記複数の標本化タイミング調整部が、前記クロック信号を前記パルス信号に同期させる同期過程において前記遅延量の差(Δτ)を生じさせ、同期過程の経過にしたがって前記遅延量の差(Δτ)を小さくしていくものである。

0043

この構成によれば、同期時と復調時で標本化タイミング調整部における遅延量の切り替え幅を小さくすることができ、大きく切り替える場合と比較して、切り替え時に生じる位相の不連続性を小さく抑えることが可能となる。

発明の効果

0044

本発明によれば、伝送レートより低い標本化周波数で動作する複数のAD変換部によって受信パルス信号の同期が可能となることから、高速なパルス伝送システムに対する同期動作時の消費電力を低減することができる。また、伝送レートより低いクロック周波数で動作できることから、集積化設計も容易となる。

発明を実施するための最良の形態

0045

以下の実施形態では、オン・オフ・キーイング変調方式によって無線伝送された信号を受信するパルス同期復調装置について説明する。なお、以下の実施形態において、同一の構成には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

0046

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るパルス同期復調装置は、受信信号入力端200、AD変換部10〜11、標本化タイミング調整部20〜21、クロック信号生成部30、可変遅延部40、位相判定部50、復調処理部60、復調出力端210を備える。

0047

受信信号入力端200は、オン・オフ・キーイング変調された受信パルス変調信号が入力される。オン・オフ・キーイング変調方式は変調度100%のASK(Amplitude Shift Keying)変調方式であり、パルス信号の有無によって「1」または「0」のディジタル信号を伝送する方式である。また、RZパルス信号によって変調されているものとし、送信側よりデータ「1」を連続して送信した場合に、受信側で図2の201に示したような連続したパルス波形が受信されるものとする。

0048

データ「1」に対してパルスを割り当て、データ「0」に対してはパルスを送信しないことで変調信号を生成する。これは、データ「0」にパルスを割り当てるようにしてもよく、送受信間でパルスに対するデータの割り当て方法共有されていれば良い。本実施の形態では、パルスが在る場合をデータ「1」として割り当てた場合について説明する。

0049

無線信号が搬送波周波数帯によって伝送されている場合には、該信号をダウンコンバータ検波器などによってベースバンド帯に変換した受信信号が入力される。本実施の形態のパルス同期復調装置は、この受信パルス信号に同期して復調しようとするものである。

0050

AD変換部10〜11は、受信信号入力端200より入力した受信パルス信号の振幅値を標本化してディジタル値に変換するものである。受信パルス信号は2分岐されて、AD変換部10及び11の各々に同時に入力される。

0051

AD変換部10〜11には受信パルス信号に加えて標本化のタイミングを与えるクロック信号が入力される。クロック信号の周波数は標本化周波数となる。受信パルス信号は、同期及び復調の両プロセスにおいて、伝送レートの半分の標本化周波数によって、1シンボル毎にAD変換部10と11によって交互に標本化される。

0052

また、AD変換部10はクロック信号の立ち上がりエッジで受信パルス信号を標本化し、AD変換部11はクロック信号の立ち下がりエッジで受信パルス信号を標本化するように動作する。

0053

標本化タイミング調整部20〜21は、AD変換部10〜11における標本化のタイミングを与えるクロック信号の遅延を調整するものである。標本化タイミング調整部20はAD変換部10の標本化タイミングを調整し、標本化タイミング調整部21はAD変換部11の標本化タイミングを調整するよう、各々に接続されている。

0054

受信の際には、先ず受信パルス信号への同期タイミングを得て、次に受信パルス信号の振幅レベルによって復調を行うが、同期を得るプロセスと復調を行うプロセスでは、標本化タイミング調整部20〜21におけるクロック信号の遅延量を切り替えるよう動作させる。これについては後に図2を用いて説明する。

0055

クロック信号生成部30は、AD変換部10〜11における標本化タイミングを与えるためのクロック信号を生成する。生成するクロック信号の周波数は、AD変換部の並列数をnとした場合に、伝送レートのn分の1となるように設定される。例えば1Gbpsのデータ信号を受信する場合、AD変換部を2つ並列に設けた本構成では伝送レートの2分の1である500MHzのクロック信号を生成する。

0056

可変遅延部40は、位相判定部50からの制御信号に基づいて、クロック信号生成部30が出力するクロック信号の遅延量を変化させて標本化タイミング調整部20〜21に出力する。遅延量の可変範囲は、少なくとも受信パルス信号の1シンボル時間として、AD変換部10〜11における受信パルス信号の標本化の位相を360度変化させられるようにする。

0057

位相判定部50は、AD変換部10及び11が出力する受信パルス信号の標本値を比較して、該AD変換部10及び11における受信パルス信号に対する標本化の位相を判定し、復調に最適となる標本化タイミングが得られるように可変遅延部40における遅延量を制御する。これについては後に図2を用いて説明する。

0058

復調処理部60は、AD変換部10及び11が出力する受信パルス信号の標本値を閾値判定して、データを復調する。受信パルス信号は、1シンボル毎にAD変換部10と11によって交互に標本化されるため、復調されたデータ列は2対1に並列直列変換されて出力される。

0059

復調出力端210は、復調処理部60によって復調されたデータ列が伝送レートと同じ速度で出力される。以上の構成により、図1の装置は、受信パルス信号の同期を得て、復調することができる。同期及び復調のためのAD変換部は共用された構成となっている。

0060

次に、図2及び図3を用いて、第1の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期方法の具体例を説明する。図2は、受信パルス信号の同期過程での動作を示したタイムチャートである。また、図3は、受信パルス信号の同期確保時の動作を示したタイムチャートである。

0061

図2は、受信パルス信号の同期過程での動作を示したものであり、受信パルス信号201、クロック信号15及び16が図示されている。図2に図示した受信パルス信号201は、受信信号入力端200から入力された受信信号である。同期確保のタイミングでは、送信側よりデータ「1」を連続して送信させて、受信側でパルス信号が連続して受信されるようにする。本実施の形態では送信信号RZパルスで変調されていると仮定したが、仮に送信信号がNRZパルスによって変調されるような場合には、同期確保のタイミングにおいて送信側よりデータ「1」とデータ「0」を交互に送信させることによって、受信パルス信号201と同様の波形を受信するようにすることができる。
受信パルス信号201はAD変換部10と11に同時に入力される。受信パルス信号のシンボルパルスはシンボル時間T内に図示したように存在し、シンボル間隔も時間Tとしている。よって、この場合の伝送レートはT分の1となる。また、シンボルパルスの波形はガウシアンモノパルスと同様にほぼ対称の形を有していると仮定する。
クロック信号15はAD変換部10に入力されるクロック信号を示しており、クロック信号16はAD変換部11に入力されるクロック信号を示している。クロック信号の周波数は伝送レートの半分であり、その周期はシンボル時間Tの2倍となっている。同期時においては、クロック信号のタイミングは、Δτだけシフトして動作させる。

0062

この位相シフト量Δτは標本化タイミング調整部20及び21によって調整され、標本化タイミング調整部20の遅延量をτ1、標本化タイミング調整部21の遅延量をτ2とすると、位相シフト量Δτはτ2とτ1の差によって与えられる。位相シフト量Δτは、シンボル時間Tよりも短い時間間隔に設定される。

0063

AD変換部10は、クロック信号15の立ち上がりエッジによって入力受信パルスを標本化し、AD変換部11は、Δτだけシフトしたクロック信号16の立ち下がりエッジによって入力受信パルスを標本化する。

0064

この様子を受信パルス信号201に矢印で示す。実線の矢印はクロック信号15によってAD変換部10が標本化する様子を示しており、破線の矢印はクロック信号16によってAD変換部11が標本化する様子を示している。

0065

図示の通り、AD変換部の一方をクロック信号の立ち上がりエッジで標本化し、他方をクロック信号の立ち下りエッジで標本化するよう動作させることにより、位相シフト量Δτをシンボル時間Tよりも小さく設定することが可能となっている。AD変換部10と11は連続する受信パルス信号を交互に標本化するように動作する。また、AD変換部10と11はシンボルパルスの異なる2つの位相点で標本化するように動作する。

0066

位相判定部50は、AD変換部10及び11による受信パルス信号201の標本値を比較して、可変遅延部40を制御する。実線矢印で示したAD変換部10の標本値が、破線矢印のAD変換部11の標本値よりも大きい場合には、可変遅延部40の遅延量τを小さくし、実線矢印のAD変換部10の標本値が、破線矢印のAD変換部11の標本値よりも小さい場合には、可変遅延部40の遅延量τを大きくするように制御する。

0067

同期時におけるAD変換部10及び11からの標本値の出力タイミングは、(T+Δτ)と(T−Δτ)の時間間隔で交互に出力されるため、位相判定部50ではこれを考慮して標本値の比較判定を行うようにする。

0068

可変遅延部40は、その遅延量τの増減が位相判定部50によって制御される。遅延量τの増減の量は、AD変換部10と11の標本値のどちらが大きいかという判定結果に応じて正または負の一定量とすればよい。

0069

実際の制御では、シンボル時間T>位相シフト量Δτ>遅延量τ(一定量)となるように調整される。その場合、おおよその数値として、位相シフト量Δτは、シンボル時間Tの20〜80%程度、遅延量τは、大きくても位相シフト量Δτの半分以下とする。また、これらの数値は、要求される仕様によって異なって設定される。すなわち、同期動作の収束を早くしたい場合には位相シフト量Δτを広めにし、同期捕捉時のジッタ特性を良くしたい場合には狭めに設定する。

0070

また、AD変換部10と11の標本値のレベル差度合いに応じて、遅延量τの増減の量を変化させても良く、例えば、該レベル差が大きい場合には増減の量を大きくして、該レベル差が小さくなった場合には増減の量を小さくして微調整可能とするようにしてもよい。後者のように調整すると、同期確保までの時間を短縮し、同期捕捉時のジッタ量を抑えるといった調整が可能となる。

0071

図3は、受信パルス信号の同期確保時及び復調時の動作を示したものであり、受信パルス信号202及び203が図示されている。

0072

図3に図示した受信パルス信号202には、同期確保状態におけるAD変換部10及び11の標本化タイミングが、実線及び破線の矢印で図示されている。同期捕捉の状態ではAD変換部10と11の標本値が等しくなるように、可変遅延部40の遅延量が位相判定部40によって制御されている。遅延量τを変化させて、AD変換部10と11の標本値が等しくなった状態を同期状態とし、この同期状態が一定時間確保されたら、次に復調動作に移行する。

0073

同期動作から復調動作に移る場合には、同期が確保された状態の可変遅延部40の遅延量τを保持して、標本化タイミング調整部20,21の遅延量を切り替える。具体的には、同期時の標本化タイミング調整部20の遅延量τ1をΔτ/2だけ大きくして、標本化タイミング調整部21の遅延量τ2をΔτ/2だけ小さくするよう切り替える。

0074

結果として、復調時の標本化タイミング調整部20と21の遅延量は同じとなる。位相シフト量Δτはシンボル時間Tよりも小さくなるように設定されているため、同期時と復調時で標本化タイミング調整部20及び21における遅延量の切り替え幅を小さくすることができ、大きく切り替える場合と比較して切り替え時に生じる位相の不連続性を小さく抑えることが可能となっている。

0075

図3に図示した受信パルス信号203には、復調時のAD変換部10及び11の標本化タイミングが、実線及び破線の矢印で図示されている。AD変換部10及び11はシンボルパルスを交互に標本化するよう動作する。標本化タイミング調整部20,21の遅延量切り替え動作によって、図3に示したように、標本化はシンボルパルスの中心の振幅が最も高くなるタイミングで行われるようになり、最適なSN比が得られるようになる。

0076

AD変換部10,11による標本値は、復調処理部60に入力され、閾値判定によってシンボルが「1」であるか「0」であるかが判定される。判定結果は並列直列変換されて出力され、復調データ列となる。AD変換部10及び11における標本値の出力タイミングは、シンボル時間Tだけずれて復調処理部60に入力されるため、並列直列変換はこのタイミングずれを考慮して復調結果をシリアルのデータ列に変換する。

0077

また、同期動作から復調動作に移る場合の標本化タイミング調整部20、21の遅延量の切替を徐々に行わせることが、切替時の不連続動作として想定されるジッタ発生などの悪影響を回避する上で有効である。すなわち図3において、Δτ/2の標本化タイミングのシフトを一気に変化させるのではなく徐々に行うというものである。
同期引き込み動作時の初期段階では、高速な引き込みを実現するためにある程度の広い幅の遅延量の差(Δτ:標本化タイミング調整部20の遅延量τ1と、標本化タイミング調整部21の遅延量τ2との差)を確保する。そして、ある程度同期が得られた同期過程(同期引き込み動作時)の後半では、前記遅延量の差(Δτ)を小さくして復調に有効な標本タイミングに近づけて行く。
この標本化タイミング調整部20、21の遅延量差判断基準となるのが、同期引き込み状態の程度である。例えば、可変遅延部40の調整量が小さくなるにしたがって、すなわち同期過程の経過にしたがって、前記遅延量の差(Δτ)を小さくしていくことが一つの手段として考えられる。また、同期過程時間が定められている場合には、この時間内で徐々に変化させるように動作させても良い。

0078

本実施の形態では、AD変調部10,11は同期と復調で共用する構成であるため、同期用に必要となるAD変換部に加えて復調用に別途伝送レートの標本化周波数で動作するAD変換部を設ける構成と比較して、消費電力を低減することが可能となる。また、AD変換部10,11の動作クロック周波数を低減できることによる利点も得られる。

0079

一般に、AD変換部の消費電力は動作周波数に比例することが知られており、このことだけを考慮すると、例えば1Gbpsの受信パルス信号を標本化して復調する回路として、1GHzの標本化周波数で動作するAD変換部を1個用いる場合と、500MHzの標本化周波数で動作するAD変換部を2個用いる場合とでは同等の消費電力で動作することとなる。

0080

しかしながら、実際には1GHzを超えるような高速なクロック周波数で動作するデバイスにおいては、オペアンプ等の周辺回路の動作周波数も同時に高速に動作する必要があり、プロセスの実力限界に近い能力を引き出すために比例上昇分以上のバイアス電流を必要とする等の要因で消費電力が比例分以上に増加することがある。

0081

また、AD変換部以外の位相判定部や可変遅延部等の回路においても動作クロック周波数の高速化に伴って消費電力が増加することとなる。よって、特にGbpsオーダの伝送レートの受信信号を同期復調する装置を実現する場合に、GHzオーダのクロック周波数で動作する回路要素によって構成するよりも、本実施の形態の構成の方が装置全体の消費電力の点で優れることとなる。

0082

また、本発明の特徴である動作クロックが低減可能な構成であるということは、装置の実装を容易化するという利点もある。クロック信号が高速である場合、他配線へのクロストーク配線遅延制御、等長配線といった点に細心の注意払う必要があり、制約対処のためレイアウト設計等に大きな労力がかかるため、設計コストが高くなってしまうことが考えられる。

0083

クロック信号が低減できる本発明によると、前記課題は解決され、設計が容易で設計コストが低い装置が構成可能となる。但し、本実施の形態で使用するAD変換部において、動作クロックは伝送レートの半分以下で動作すれば十分であるが、アナログ入力の動作可能周波数帯域としては伝送レート以上の帯域幅が必要となることには留意する必要がある。

0084

また、本実施の形態では、受信パルス信号への同期時と復調時で標本化タイミング調整部20,21の遅延量を切り替えるよう動作させるため、同期と復調の動作を同時に行うことはできない。よって、復調動作時に時間の経過とともに受信パルス信号を標本化するタイミングがシンボルパルスの最大振幅となる最適点からずれてしまう可能性がある。このような問題に対しては、同期と復調を適当な時間間隔で繰り返しながらデータ受信を行うようにすればよい。

0085

また、送信側と受信側の基準発振源周波数差などの要因によって、同期捕捉時において、可変遅延部40での遅延量の調整量を常に一定の値で増加または減少させるよう制御しなければならないような場合には、前記一定の遅延制御量に応じてクロック信号生成部30の周波数を微調整するよう制御を加えることによって、同期捕捉時の可変遅延部40の遅延量変化を小さくするようにでき、時間経過による復調時の標本化最適点のずれを抑えて、復調可能とする時間、即ち再同期が必要となるまでの時間を長くすることが可能となる。これについては、第6の実施の形態でより詳細に説明する。

0086

以上のように、第1の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートの半分のクロック周波数で動作するAD変換部10,11によって、同期と復調の両方が行えるパルス同期復調装置を構成でき、従来技術よりも低い消費電力で同期及び復調の動作が可能となる。

0087

また、本発明によれば、同期用回路と復調用回路でAD変換部10,11を共用した構成によって、従来技術よりも回路規模を低減したパルス同期復調装置を提供することができる。また、本発明によれば、同期及び復調動作に必要となる構成要素はいずれも集積化が容易であり、集積化による低コスト化の利点を得ることができる。

0088

(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図4に示した第2の実施形態に係るパルス同期復調装置は、図1の構成に加えて、レベル判定部70を備える。

0089

レベル判定部70は、AD変換部10及び11が出力する受信パルス信号の標本値を入力として、2つの標本値のレベルが共に設定された閾値よりも低い場合に、可変遅延部40の遅延量を大きくシフトさせるよう動作する。レベル判定部70への入力信号は、位相判定部50への入力信号と同じである。

0090

他の構成要素の動作は、第1の実施の形態と同じである。以上の構成により、図4の装置は、受信パルス信号の同期を得て、復調することが可能となっている。

0091

次に、図5を用いて、本実施形態のパルス同期復調装置が前述の第1の実施形態と異なる点について説明する。図5は、受信パルス信号の同期過程での動作を示したタイムチャートである。

0092

位相判定部50は、AD変換部10及び11によって得られる受信パルス信号の2つの異なる位相点の標本値が等しくなる場合に同期が確保できたと判定する。受信パルス信号202には、同期確保時のAD変換部10及び11の標本化タイミングが実線及び破線の矢印で示されている。図示したようにパルスが対称形である場合には、2つの標本値が等しくなる位相を求めれば、復調のための最適打ち抜き点がΔτ/2だけシフトした点に一意に定められることとなる。

0093

しかしながら、受信パルス信号204に示したように2つの標本値が等しくなるという場合も起こりうる。この場合には、標本化タイミングに対する復調最適点の位置が前述とは異なることとなってしまう。

0094

標本値レベルが低い状態での値比較を行うことは、受信パルス信号204に示したような期待しない状態で同期判定をしてしまうということに加えて、誤差を生じやすいという問題もある。振幅レベルの低い領域では、時間変化に対するレベル値変化が小さいため、同期捕捉時のジッタが大きくなりやすい。

0095

本実施の形態では上記課題を解決することができる。レベル判定部70において、受信パルス信号204のように、2つの標本値が共にあらかじめ設定した値Vtよりも低くなった場合には、可変遅延部40の遅延量を一定量だけ増加若しくは減少させるように制御する。判定に用いる閾値Vtは、例えば、同期時の2つの標本化タイミング調整部20,21の遅延時間の差を受信パルス信号の振幅の半値幅以下とした場合に、振幅の半値程度と定めればよい。

0096

受信パルス信号204の標本化タイミングでは、シンボル時間Tの半分程度シフトした状態となることが想定されるため、同期時の2つのAD変換部10,11が出力する受信パルス信号の標本値が、共に閾値Vtよりも小さい値となった場合に、可変遅延部40の遅延量をシンボル時間Tの半分程度、もしくはパルス幅の半分程度の時間だけ増加若しくは減少させるよう制御することによって、受信パルス信号204に示した状態を回避することが可能となる。

0097

このような可変遅延部40に対する位相制御は、大きな位相ずれがある受信パルス信号204の状態から、所望の受信パルス信号202に示した状態に一気にシフトすることを可能とするものであるから、同期の高速化に対しても効果がある。

0098

以上のように、第2の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートの半分のクロック周波数で動作するAD変換部10,11によって、同期と復調の両方が行えるパルス同期復調装置を構成でき、第1の実施形態の効果に加えて、より高い確度で高速に同期させることが可能となる。

0099

なお、本実施の形態では、レベル判定部70を別途設けた例を示したが、復調処理部60においても閾値判定の機能を有することから、同期時には復調処理部60においてレベル判定部70の機能を行わせて、復調処理部60が可変遅延部40を制御するように構成しても良い。

0100

(第3の実施形態)
図6は本発明の第3の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図6に示した第3の実施形態に係るパルス同期復調装置は、図1の構成に加えてAD変換部12を備え、復調処理部60が、位相判定部50を制御する機能を有する。本実施の形態では、復調動作を行いながら、同時に同期の捕捉が可能な装置が提供されている。

0101

AD変換部12は、AD変換部10及び11と並列に設けられ、同じく受信パルス信号を標本化する。標本化タイミングは可変遅延部40が出力するクロック信号によって与えられており、両エッジで動作して1GHz相当の標本化を行う。本実施の形態では、AD変換部12は復調のための動作を行い、AD変換部10及び11は同期のための動作を行う。

0102

復調処理部60は、AD変換部12が出力する受信パルス信号の標本値を閾値判定してデータを復調し、復調データ列を復調出力端210に出力する。また、復調処理部60は、復調と同時に同期捕捉動作を行っており、各シンボルにおける復調結果に応じてAD変換部10及び11が出力する標本値の有効性を判定し、同期捕捉の制御を行っている位相判定部50に対して、有効性のフィードバックを行う。

0103

他の構成要素の動作は、第1の実施の形態と同じである。以上の構成により、図6の装置は、第1の実施の形態で説明した効果に加えて、受信パルス信号を復調しながら、同時に同期捕捉することが可能となる。

0104

次に、図7を用いて、本実施形態のパルス同期復調装置における同期及び復調の動作を説明する。図7は、受信パルス信号の復調過程での動作を示したタイムチャートである。

0105

図7に図示した受信パルス信号205は、受信信号入力端200から入力された受信信号である。同期が確保され捕捉されている状態でのAD変換部10及び11による標本化タイミングが破線矢印で示されており、AD変換部12による標本化タイミングが実線矢印で示されている。

0106

クロック信号15は、AD変換部10に入力される信号であり、AD変換部10はクロック信号15の立ち上がりエッジで受信パルス信号を標本化する。クロック信号15は、クロック信号生成部30が生成した伝送レートの半分の周波数のクロック信号が、可変遅延部40と標本化タイミング調整部20によって位相調整された信号である。

0107

クロック信号16は、AD変換部11に入力される信号であり、AD変換部11はクロック信号16の立ち下がりエッジで受信パルス信号を標本化する。クロック信号16は、クロック信号生成部30が生成した伝送レートの半分の周波数のクロック信号が、可変遅延部40と標本化タイミング調整部21によって位相調整された信号である。

0108

クロック信号17は、AD変換部12に入力される信号であり、AD変換部12はクロック信号17の立ち上がり立ち下がりの両エッジで受信パルス信号を標本化する。クロック信号17は、クロック信号生成部30が生成した伝送レートの半分の周波数のクロック信号が、可変遅延部40によって位相調整された信号である。

0109

標本化タイミング調整部20は、クロック信号生成部30が生成した伝送レートの半分の周波数のクロック信号が可変遅延部40によって遅延調整された信号の位相を、さらにΔτ3の時間だけ早くなるようにシフトする。

0110

また、標本化タイミング調整部21は、可変遅延部40が出力するクロック信号の位相を、さらにΔτ3の時間だけ遅れるように遅延させる。Δτ3はシンボル時間の半分よりも小さい値とし、パルス幅の半分よりも小さな値に設定される。

0111

標本化タイミング調整部20は、負の遅延量を有することとなるため通常の遅延器が適用できないこととなるが、クロック信号15〜17の位相関係図7に示したようにΔτ3の時間間隔となるよう調整されればよいため、例えば、可変遅延部40とAD変換部12の間にも標本化タイミング調整部22(図6点線で示す)を設けて、全ての標本化タイミング調整部の遅延量を正の値として、標本化タイミング調整部22の遅延量を標本化タイミング調整部20よりもΔτ3だけ大きくし、標本化タイミング調整部21の遅延量を標本化タイミング調整部22よりもΔτ3だけ大きくするというように構成すれば実現可能である。

0112

AD変換部12は、クロック信号17の両エッジで伝送レート相当の標本化周波数によって受信パルス信号を標本化して、復調処理部60が復調に使用する標本値を出力する。図6ではAD変換部12のみが伝送レート相当の標本化周波数で動作する例を説明したが、AD変換部12をさらに2つのAD変換部の並列接続によって構成し、全てのAD変換部を伝送レートの半分の標本化周波数で動作させ、復調処理部60において並列直列変換処理を行わせて復調データ列を得るという構成としてもよい。

0113

同期捕捉の状態では、第1の実施形態と同様に、破線矢印で示されたAD変換部10及び11による標本値が等しくなるように可変遅延部の遅延量が逐次調整されている。本実施の形態では、シンボルパルスの波形がほぼ対称形であることから、同期捕捉と同時にAD変換部12が復調最適点を標本化することとなり、この標本値を閾値判定することによって同期時の復調動作を行うことが可能となっている。

0114

次に、図8を用いて、第3の実施形態に係るパルス同期復調装置における復調処理部60から位相判定部50への制御の方法とその効果について説明する。図8は、受信パルス信号の同期及び復調過程での動作を示したタイムチャートである。

0115

受信パルス信号206は、オン・オフ・キーイング変調された受信データが「1」及び「0」のシンボルを共に含んでいる例を示している。

0116

標本301〜312は、AD変換部による標本化タイミングを示したものであり、標本301〜306はAD変換部12による標本化タイミング、標本307〜309はAD変換部10による標本化タイミング、標本310〜312はAD変換部11による標本化タイミングをそれぞれ示している。図7と同様に、破線矢印はAD変換部10及び11による同期のための標本化タイミングであり、実線矢印はAD変換部12による復調のための標本化タイミングを示している。

0117

復調時には、シンボル「0」のパルス波形も標本305ように標本化して復調するが、「0」シンボルパルスの振幅レベルは低いため、同じシンボルパルスを標本化する同期判定用の標本309の値も必然的に小さくなる。

0118

このような場合、位相判定部50における判定を行う際に、実際には同期が取れている状態であるにもかかわらず、標本309と標本312の値を比較して、等しくないがために可変遅延部40の遅延量を不要に変化させてしまうということが考えられる。以上のように、復調と同期を同時に行う場合には、シンボル「0」のパルスの標本値による同期制御の誤りが問題となる可能性がある。

0119

このような制御誤りを防ぐために、本実施の形態では、復調処理部60における復調結果によって、位相判定部50による可変遅延部40への遅延量変化の動作を制御する。制御方法は、例えば、復調処理部60において標本305によってシンボル「0」を復調した場合には、同じシンボルパルスを標本化している標本309の値を標本312と比較判定しないように位相判定部50を無効化して、可変遅延部40の遅延量を変化させないようにする。

0120

また、復調する標本303と304が共にシンボル「1」の復調結果となった場合には、位相判定部50を有効として、標本308と311の比較判定結果による可変遅延部40への位相調整を行わせるようにする。

0121

本例においては、隣り合うシンボルが「1」の連続となる場合でなければ同期調整が行われないこととなるが、例えば、標本301がシンボル「1」を復調した際に、AD変換部10による同期用の標本307の標本値を保持しておき、後に現れるAD変換部11による標本311の値と比較して可変遅延部40を制御するといった動作や、「1」が復調されるシンボルパルスに対する同期用の標本307及び308を平均化し、同じく同期用の標本311及び312を平均化したものと比較して可変遅延部40を制御するといった動作をさせることも可能である。比較判定に用いる2つの標本の時間間隔や平均化数は同期の引き込み速度やジッタ特性に影響を与えるものであり、要求される仕様に応じて最適となる動作を選択すればよい。

0122

以上のように、第3の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートの半分のクロック周波数で動作するAD変換部10,11による同期処理と、伝送レートのクロック周波数で動作するAD変換部12による復調処理を組み合わせた構成により、同期と復調を同時に行えるパルス同期復調装置を構成でき、第1の実施形態の効果に加えて、復調時の同期捕捉が可能となる。よって、同期と復調を交互に行う場合と比較して、同期用のデータパターンの埋め込みを削減でき、スループットの向上を図ることが可能となる。

0123

また、第3の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、「1」及び「0」のシンボルパルスが混在するような場合でも、同期制御誤りを防いで同期捕捉を行うことが可能となり、ジッタ特性等の同期性能の向上を図ることが可能となる。

0124

(第4の実施形態)
図9は、本発明の第4の実施形態(n=3)に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図9に示すように、第4の実施形態に係るパルス同期復調装置は、受信信号入力端200、AD変換部410〜412、標本化タイミング調整部420,421、クロック信号生成部30、可変遅延部40、位相判定部50、復調処理部60、復調出力端210を備える。

0125

次に、図10及び図11を用いて、第4の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期方法の具体例を説明する。図10は、受信パルス信号の同期過程での動作を示したタイムチャートである。また、図11は、受信パルス信号の同期確保時の動作を示したタイムチャートである。

0126

受信パルス信号1000はAD変換部410〜412に同時に入力される。受信パルス信号のシンボルパルスはシンボル時間T内に図示したように存在し、シンボル間隔も時間Tとしている。また、クロック信号1001はAD変換部410に入力されるクロック信号を示しており、クロック信号1002はAD変換部411に入力されるクロック信号を示しており、クロック信号1003はAD変換部412に入力されるクロック信号を示している。クロック信号の周波数は伝送レートの3分の1であり、その周期はシンボル時間Tの3倍となっている。

0127

同期時においては、クロック信号のタイミングは、位相シフト量Δτだけシフトして動作させる。本実施形態は、n=3の場合なので、シンボル時間T>Δτ+Δτ、すなわち、シンボル時間Tの半分>位相シフト量Δτとなり、おおよその数値で、位相シフト量Δτはシンボル時間Tの10〜40%程度となる。また、位相シフト量Δτの数値は、要求される仕様によって異なっており、同期動作の収束を早くしたい場合には間隔を広めにし、同期捕捉時のジッタ特性を良くしたい場合には狭めに設定する。

0128

図11は、受信パルス信号の同期確保時及び復調時の動作を示したものであり、受信パルス信号1000が図示されている。図11に図示した受信パルス信号1000には、同期確保状態におけるAD変換部410〜412の標本化タイミングが、実線及び破線の矢印で図示されている。

0129

同期捕捉の状態ではAD変換部410と412の標本値(クロック信号1001による標本値とクロック信号1003による標本値)が等しくなるように、可変遅延部40の遅延量が位相判定部40によって制御されている。遅延量τを変化させて、AD変換部410と412の標本値が等しくなった状態を同期状態とし、この同期状態が一定時間確保されたら、次に復調動作に移行する。

0130

以上のように、第4の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートの3分の1のクロック周波数で動作するAD変換部410〜412によって、同期と復調の両方が行えるパルス同期復調装置を構成でき、従来技術よりも低い消費電力で同期及び復調の動作が可能となる。

0131

また、本実施形態によれば、同期用回路と復調用回路でAD変換部410〜412を共用した構成によって、従来技術よりも回路規模を低減したパルス同期復調装置を提供することができる。また、本実施形態によれば、同期及び復調動作に必要となる構成要素はいずれも集積化が容易であり、集積化による低コスト化の利点を得ることができる。

0132

(第5の実施形態)
図12は、本発明の第5の実施形態(n=4)に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図12に示すように、第5の実施形態に係るパルス同期復調装置は、受信信号入力端200、AD変換部510〜513、標本化タイミング調整部520〜522、クロック信号生成部30、可変遅延部40、位相判定部50、復調処理部60、復調出力端210を備える。

0133

次に、図13及び図14を用いて、第5の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期方法の具体例を説明する。図13は、受信パルス信号の同期過程での動作を示したタイムチャートである。また、図14は、受信パルス信号の同期確保時の動作を示したタイムチャートである。

0134

受信パルス信号2000はAD変換部510〜513に同時に入力される。受信パルス信号のシンボルパルスはシンボル時間T内に図示したように存在し、シンボル間隔も時間Tとしている。また、クロック信号2001はAD変換部510に入力されるクロック信号を示しており、クロック信号2002はAD変換部511に入力されるクロック信号を示している。

0135

また、クロック信号2003はAD変換部512に入力されるクロック信号を示しており、クロック信号2004はAD変換部513に入力されるクロック信号を示している。クロック信号の周波数は伝送レートの4分の1であり、その周期はシンボル時間Tの4倍となっている。

0136

同期時においては、クロック信号のタイミングは、位相シフト量Δτだけシフトして動作させる。本実施形態は、n=4の場合なので、シンボル時間T>Δτ1+Δτ2+Δτ1となる。なお、本実施形態ではΔτ1=Δτ2と等間隔としてもよく、この場合には、T/3>Δτ1=Δτ2となる。また、位相シフト量Δτの数値は、要求される仕様によって異なっており、同期動作の収束を早くしたい場合には間隔を広めにし、同期捕捉時のジッタ特性を良くしたい場合には狭めに設定する。

0137

図14は、受信パルス信号の同期確保時及び復調時の動作を示したものであり、受信パルス信号2000が図示されている。図14に図示した受信パルス信号2000には、同期確保状態におけるAD変換部510〜513の標本化タイミングが、実線及び破線の矢印で図示されている。

0138

同期捕捉の状態では、受信パルス信号2000の波形が対称形であると仮定できるので、AD変換部510と513の標本値(クロック信号1001による標本値とクロック信号1004による標本値)、およびAD変換部511と512の標本値(クロック信号1002による標本値とクロック信号1003による標本値)が等しくなるように、可変遅延部40の遅延量が位相判定部40によって制御されている。

0139

遅延量τを変化させて、AD変換部510と513、およびAD変換部511と512の標本値が等しくなった状態を同期状態とし、この同期状態が一定時間確保されたら、次に復調動作に移行する。

0140

以上のように、第5の実施形態によれば、オン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートの4分の1のクロック周波数で動作するAD変換部510〜513によって、同期と復調の両方が行えるパルス同期復調装置を構成でき、従来技術よりも低い消費電力で同期及び復調の動作が可能となる。

0141

また、本実施形態によれば、同期用回路と復調用回路でAD変換部510〜513を共用した構成によって、従来技術よりも回路規模を低減したパルス同期復調装置を提供することができる。また、本実施形態によれば、同期及び復調動作に必要となる構成要素はいずれも集積化が容易であり、集積化による低コスト化の利点を得ることができる。

0142

(第6の実施形態)
図19は、本発明の第6の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成を示すブロック図である。図19に示すように、第6の実施形態に係るパルス同期復調装置は、図1と同様の受信信号入力端200、AD変換部10〜11、標本化タイミング調整部20〜21、クロック信号生成部30、可変遅延部40、位相判定部50、復調処理部60、復調出力端210に加えて、クロック周波数補正部80を備える。

0143

クロック周波数補正部80は、クロック信号生成部30が生成するクロック信号の周波数を微調整するものであり、例えば送信側と受信側の基準発振源の周波数差がある場合に、受信側でこれを補正する役割を有する。クロック周波数補正部80は、同期捕捉時において、位相判定部50が出力する可変遅延部40への遅延量の調整量を受け取って、この調整量の時間変化の一次係数を抽出し、この係数、すなわち時間変化の直線的傾きからクロック信号生成部30の周波数調整量を決定し、クロック信号生成部30のクロック周波数を調整する。

0144

次に、図20を用いて、第6の実施形態に係るパルス同期復調装置におけるクロック信号の周波数調整方法の具体例を説明する。送信側装置ではクロック信号3001に基づいて送信パルス信号3000を生成し、RF変調して送信する。この図では、送信側においてシンボルレートの半分の周波数のクロックで送信パルス信号を生成した例を示している。受信側装置では送信パルス信号と同じシンボルレートの受信パルス信号3010が受信される。ここで、受信側装置のクロック信号が送信側クロック信号3001とまったく同じ周波数であれば、同期捕捉時において、送信パルス信号3000内に矢印で示したように各シンボルの標本化最適点を連続して打抜くことができる。しかしながら、例えば受信側クロック信号3011の周波数が、図示したように送信側クロック信号3001の周波数よりも低く周期が長いような場合には、最初のシンボルで同期が確保されても、次のシンボルの標本化最適点を打ち抜くことができず、遅れたタイミングで標本化していくこととなる。

0145

先に示した実施の形態のパルス同期復調装置では、送受間クロック周波数誤差等に起因する、図20の受信パルス信号3010に示したような標本化タイミングのズレは、同期捕捉時の可変遅延部40による遅延量によって補正される。具体的には図20の例の場合では、標本化タイミングのズレは、可変遅延部遅延量3012に示したように、各シンボルで遅延量を一定量ずつ小さくしていく動作によって補正され、受信側クロック信号3011による標本化タイミングがパルス信号3000に図示したタイミングとなるように動作する。
これに対し本実施の形態では、同期捕捉時の可変遅延部遅延量3012が一定の傾きをもって変化するような場合に、これを検知して、この傾きに応じてクロック信号生成部30のクロック信号周波数を調整するようにクロック周波数補正部80を動作させる。例えば、図20のように可変遅延部遅延量3012が負の一次傾きをもって変化するような場合には、クロック周波数補正部80は、クロック信号生成部30の周波数を高めるように調整する。また、可変遅延部遅延量3012が正の一次傾きを持つ場合には、クロック周波数補正部80は、クロック信号生成部30の周波数を低くするように調整する。また、傾きが大きい場合には、クロック周波数補正部80は、周波数調整量を大きくする。 この結果、図20の受信側クロック信号3011は、周波数が高くなるように調整されて送信側クロック3001と同じ周波数となる。この結果、自動周波数制御AFC)の効果が得られる。

0146

以上のように、第6の実施形態によれば、例えば送信側と受信側の基準発振源の周波数差がある場合において、可変遅延部40の遅延制御量に応じてクロック信号生成部30の周波数を微調整するよう制御を加えることによって、送信側との周波数同期が得られるため、同期捕捉時の可変遅延部40の遅延量変化を小さくするようにでき、時間経過による復調時の標本化最適点のずれを抑えた精度よい復調を行うことが可能となる。また、周波数の誤差を抽出して微調整を行った後は、同期捕捉時のクロック信号の遅延調整の制御の頻度を減らすことが可能となり、低電力化にも効果がある。

0147

以上説明した各実施形態によれば、特に簡便な回路で高速パルス伝送を低価格に実現する上で有効なオン・オフ・キーイング変調を利用した無線伝送において、伝送レートよりも半分以上低いクロック周波数で動作するAD変換部を用いる構成によって、従来技術よりも低い消費電力で同期及び復調の動作が可能なパルス同期復調装置を提供することができる。

0148

また、上記実施形態によれば、同期用回路と復調用回路でAD変換部を共用した構成によって、従来技術よりも回路規模を低減したパルス同期復調装置を提供することができる。また、同期及び復調動作に必要となる構成要素はいずれも集積化が容易であり、集積化による低コスト化の利点を得ることができる。

0149

また、上記実施形態によれば、構成要素の動作クロック周波数は伝送レートの半分以下とすることができるため、設計の際の制約が緩和され、設計コストが低く実装が容易な装置を提供することができる。

0150

なお、上記実施形態の説明では、オン・オフ・キーイング変調方式による無線伝送を例として示したが、振幅シフトキーイング(ASK)変調も同類の変調方式であり、同様の効果が得られる。また、本発明は、無線伝送に関するものだけでなく、光通信分野などで用いられるパルス伝送においても、受信側における同期復調を行うための装置として有用である。

0151

本発明に係るパルス同期復調装置は、高速なパルス無線通信において、低消費電力かつ小規模で実装容易な構成によってパルス信号の同期及び復調が可能となる効果を有し、特に、UWBのような高速な無線データ伝送を行う装置などに有用である。

図面の簡単な説明

0152

第1の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第1の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期引き込み時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第1の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期捕捉時及び復調時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第2の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第2の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期捕捉時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第3の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第3の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期捕捉時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第3の実施形態に係るパルス同期復調装置における復調時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第4の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第4の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期引き込み時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第4の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期捕捉時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第5の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第5の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期引き込み時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
第5の実施形態に係るパルス同期復調装置における同期捕捉時の受信パルス信号を示すタイムチャート図
従来技術における受信パルス信号への同期をとるための構成を示すブロック図
従来技術における受信パルス信号への同期と復調を行うための構成を示すブロック図
従来技術における受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスのタイミング関係を示す図
従来技術における受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスの位相差と相関出力の関係を示す図
従来技術における同期捕捉時の、受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスとの位相差と相関出力の関係を示す図
従来技術における同期捕捉時の、受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスとの位相差と相関出力の関係を示す図
従来技術における同期捕捉時の、受信したパルス信号とレプリカとなる内部発生パルスとの位相差と相関出力の関係を示す図
第6の実施形態に係るパルス同期復調装置の構成の一例を示すブロック図
第6の実施形態に係るパルス同期復調装置におけるクロック信号の周波数調整方法の具体例を説明するためのタイムチャート図

符号の説明

0153

10、11、12AD変換部
20、21、22標本化タイミング調整部
30クロック信号生成部
40可変遅延部
50位相判定部
60復調処理部
70レベル判定部
200受信信号入力端
210復調出力端
201、202、203、204、205、206受信パルス信号
15、16、17 クロック信号
301〜312 標本

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社NTTドコモの「 端末、無線通信方法及び基地局」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】マルチキャリア波形を有するUL信号を適切に送信するために、ユーザ端末は、連続する周波数リソースにわたるマルチキャリア波形を有する上り信号を、上り共有チャネルを用いて送信する送信部と、... 詳細

  • 株式会社NTTドコモの「 端末、無線通信方法及び基地局」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】将来の無線通信システムにおいて、UL制御情報を適切に通知するために、ユーザ端末は、上り制御情報の値に関連付けられた巡回シフトを用いて系列を送信する送信部と、無線基地局から通知されるパ... 詳細

  • キヤノン株式会社の「 無線通信装置および無線通信システム」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】複数の電極を用いて電界結合による無線通信を行う通信装置において、通信干渉の抑制と小型化とを実現することができるようにする。【解決手段】無線通信モジュール(110)は、無線通信モジュール(120... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ