JP2000253079A - ディジタル受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル受信機において、広い帯域の通信
信号でオーバーサンプリング技術を扱う場合において
も、単位あたりの演算量の削減を図り、小型化・省電力
化を実現することを目的とする。 【解決手段】 受信信号を記憶するシフトレジスタ１０
２と、シフトレジスタ出力を選択するシフトレジスタ出
力選択部１０３と、タップ係数を記憶するタップ係数記
憶部１０４と、複数（ｎ）のタップ係数から１つを選択
するタップ係数選択部１０５と、選択したタップ係数と
選択したシフトレジスタ出力との積和演算を行う演算部
１０６と、演算結果から検波する検波部１０７とを用い
て構成することで、単位時間あたりの演算量を抑制し、
通信信号の帯域が広くても小型で省電力化を達成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル通信に用
いられる技術であって、特にディジタルフィルタを有す
るディジタル受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル通信において、所望の信号の
みを抽出するフィルタは受信特性を大きく左右する。他
の機器から出力される不要な信号は妨害信号として働く
ため、フィルタの特性は対象とする機器の選択性を大き
く左右する。このため、選択性を高めるフィルタには遮
断周波数の設計が容易であることからディジタルフィル
タを用いることが多い。このように近年の装置におい
て、その安定性、設計容易性、品質の均一性などからデ
ィジタル信号処理を用いる場合が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディジタル信号処理方式では、通信信号の信号帯域が広
くなると対応する信号処理の演算量もそれに比例して増
加し、特に、対象とする信号帯域より大きな周期で標本
化を行うオーバーサンプリングなどの技術を応用した場
合、演算量の増加は顕著となる。このため、例えば、受
信機の規模・消費電力などが大きくなるといった課題が
あった。

【０００４】本発明は、広い帯域の通信信号でオーバー
サンプリング技術を扱う場合においても、単位あたりの
演算量の削減を図り、受信機の小型化・省電力化を実現
するディジタル受信機の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に本発明では、オーバーサンプリング技術を適用したデ
ィジタル信号処理技術では、必ずしも全部の情報が必要
でないことを利用し、その特性が劣化しない、あるいは
その特性劣化が影響を与えない範囲で情報の間引きを行
い、ディジタル信号処理に必要な単位時間あたりの演算
量を削減するように構成したものである。

【０００６】これにより、信号処理ブロックの演算量を
削減し、小型化、省電力化を可能とすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、受信信号を記憶するシフトレジスタと、前記シフト
レジスタの出力を選択するシフトレジスタ出力選択部
と、タップ係数を記憶するタップ係数記憶部と、複数
（ｎ）のタップ係数から１つを選択するタップ係数選択
部と、選択したタップ係数と選択したシフトレジスタの
出力との積和演算を行う演算部と、演算結果から検波す
る検波部とを有するディジタル受信機であり、単位時間
あたりの演算量を抑制し、通信信号の帯域が広くても小
型で省電力化を達成できるという作用を有している。

【０００８】請求項２に記載の発明は、シフトレジスタ
と、シフトレジスタ出力選択部と、タップ係数記憶部
と、タップ係数選択部と、演算部とを用いてディジタル
フィルタを形成し、受信信号から不要な周波数成分を除
去することを特徴とする請求項１記載のディジタル受信
機であり、不要な周波数成分を除去することで演算量を
抑制するという作用を有する。

【０００９】そして請求項３に記載の発明のように、シ
フトレジスタの出力の間引きの間隔がｎ対１であるよう
な等間隔であることを特徴とする請求項１記載のディジ
タル受信機とするのが、好適である。

【００１０】さらに請求項４に記載の発明のように、シ
フトレジスタの出力の間引きの間隔ｎが２の整数乗であ
ることを特徴とする請求項３記載のディジタル受信機と
するのが、より好適である。

【００１１】請求項５に記載の発明は、受信信号を記憶
するシフトレジスタと、前記シフトレジスタの出力から
ｎ個の信号束を出力するシフトレジスタ出力選択部と、
前記信号束から一定の信号処理を行う信号処理部と、ｎ
種類の信号処理結果から演算結果を選択する演算出力選
択部と、選択された演算結果から検波する検波部とを有
するディジタル受信機であり、信号処理部を複数個並列
に有することで時間的に独立した処理の単位あたりの処
理量を抑制し、通信信号の帯域が広くても小型で省電力
化を達成できるという作用を有している。

【００１２】請求項６に記載の発明は、受信信号を記憶
するシフトレジスタと、前記シフトレジスタの出力から
ｎ個の信号束を出力するシフトレジスタ出力選択部と、
タップ係数を記憶するタップ係数記憶部と、複数のタッ
プ係数から１つを選択するタップ係数選択部と、１つの
信号束と選択されたタップ係数とを積和演算する積和演
算部と、ｎ種類の演算結果を選択する演算出力選択部
と、選択された演算結果から検波する検波部とを有する
ディジタル受信機であり、積和演算部を複数個用意する
ことで、１つあたりの単位時間演算量を抑制する事が可
能であり、通信信号の帯域が広くても小型で省電力化を
達成できるという作用を有している。

【００１３】そして請求項７に記載の発明のように、シ
フトレジスタの出力の分離がｎ個づつの等間隔であるこ
とを特徴とする請求項５または６記載のディジタル受信
機とするのが、好適である。

【００１４】さらに請求項８に記載の発明のように、シ
フトレジスタの出力の分離間隔ｎが２の整数乗であるこ
とを特徴とする請求項７記載のディジタル受信機とする
のが、より好適である。

【００１５】以下、本発明の実施の形態について、図１
及び図２を用いて説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本実施の形態に
おけるディジタル受信機の構成を示すブロック図であ
る。図１において、１０１は受信部、１０２はシフトレ
ジスタ、１０３はシフトレジスタ出力選択部、１０４は
タップ係数記憶部、１０５はタップ係数選択部、１０６
は積和演算部、１０７は検波部、１１０は受信信号、１
１１はシフトレジスタ出力、１１２は選択シフトレジス
タ出力、１１３はタップ係数、１１４は選択タップ係
数、１１５は演算出力、１１６は検波出力である。

【００１７】以上のように構成されたディジタル受信機
について、図１を用いてその動作について説明する。ま
ず、送信機から送られてきた信号は受信部１０１により
復調され、受信信号１１０が出力される。シフトレジス
タ１０２は受信信号１１０を一定時間（ｄｔ）毎に記憶
し、その内容を順次更新していく。このとき、ｎ番目の
シフトレジスタから出力されるシフトレジスタ出力１１
１は受信信号１１０のｎ×ｄｔ時間だけ過去の情報を有
することになる。このシフトレジスタ出力１１１はシフ
トレジスタ出力選択部１０３により信号の選別が行わ
れ、選択シフトレジスタ出力１１２となる。

【００１８】予め、フィルタの特性から求められるタッ
プ計数はタップ計数記憶部１０４に記憶しておく。この
タップ係数１１３はタップ係数選択部１０５に入力され
る。タップ係数選択部１０５は、シフトレジスタの動作
時間に同期してタップ係数を巡回するように選択し、そ
の選択した係数を選択タップ係数１１４として出力す
る。

【００１９】シフトレジスタ出力選択部１０３とタップ
係数選択部１０５から出力される選択シフトレジスタ出
力１１２と選択タップ係数１１４は、積和演算部１０６
へ入力され、信号処理が行われる。信号処理で求められ
た演算出力１１５は検波部１０７へと入力され、検波部
１０７はこの信号を検波する。

【００２０】一般に、扱う信号帯域よりも大きな周波数
で標本化を行うオーバーサンプリング技術を適用したデ
ィジタル信号処理では、必ずしも全情報を必要としな
い。このため、ディジタル信号処理の演算に用いる情報
を一部間引きしても、大きな特性の劣化がない場合が多
く、それが許容される範囲で情報の削減を行うことが可
能である。このことはすなわち、ディジタル信号処理に
必要な、単位時間あたりの演算量が削減可能であること
を示している。

【００２１】本実施の形態では、図１の構成による一例
として、ディジタルフィルタの場合を示す。

【００２２】標本化周波数とフィルタの演算量は比例の
関係にあり、標本化周波数が高くなると演算量は増大す
る。このため、信号帯域が広い通信機器でオーバーサン
プリング技術を適用する事は困難であった。本実施の形
態では、フィルタ特性の条件を緩和し、例えばフィルタ
に入力されるディジタル信号を１／２に間引きするもの
とする。こうすることで、標本化周波数が１／２になる
ことと同じ状態となり、フィルタの演算量も１／２にな
る。一方、標本化周波数が１／２になることで信号中の
最大周波数成分も１／２になる（標本化の定理）。した
がって、扱う信号帯域がこの最大周波数成分の中に収ま
っていれば、フィルタの演算のみは１／２の演算量で行
うといった事が容易に行える。

【００２３】ここでは、サンプリングの周波数の緩和に
ついて例に挙げたが、フィルタ特性の条件としては、例
えば、繰り返し周波数（エイリアシングと呼ぶ）、群遅
延特性、周波数特性、通過帯域リップルなどが挙げられ
る。これらの１つあるいは複数の条件を緩和する事で、
フィルタに対する入力情報の削減が可能となる。

【００２４】特に繰り返し周波数の緩和は、演算回数の
削減へとつながるため回路規模や消費電力への削減効果
は大きい。加えて、先に説明した一部のタップ係数を同
一にすることが可能となるため、タップ係数記憶部１０
４を削減することが可能となり、タップ係数選択部１０
５も不要となるなど、その削減効果はさらに大きくな
る。但し、この場合は本方式で用いた演算の他に周波数
を制限する手段が他に必要となることはいうまでもな
い。

【００２５】また、以上の説明では、間引きの割合を１
／２、すなわち間引き間隔を２としたが、これに限った
ものでなく、間引き間隔をｎ対１や、２の整数乗として
も同様の作用、効果を呈する。

【００２６】（実施の形態２）図２は、本実施の形態に
おけるディジタル受信機の構成を示すブロック図であ
る。図２において、２０１は受信部、２０２はシフトレ
ジスタ、２０３はシフトレジスタ出力選択部、２０４は
信号処理部、２０５は演算出力選択部、２０６は検波
部、２１０は受信信号、２１１はシフトレジスタ出力、
２１２は分割シフトレジスタ出力、２１３は信号束、２
１４は信号処理出力、２１５は演算出力である。

【００２７】以上のように構成されたディジタル受信機
について、図２を用いてその動作について説明する。ま
ず、送信機から送られてきた信号は、受信部２０１によ
り復調され、受信信号２１０が出力される。シフトレジ
スタ２０２は、受信信号２１０を一定時間（ｄｔ）毎に
記憶し、その内容を順次更新していく。このとき、ｎ番
目のシフトレジスタから出力されるシフトレジスタ出力
２１１は、受信信号２１０のｎ×ｄｔ時間だけ過去の情
報を有することになる。このシフトレジスタ出力２１１
は、シフトレジスタ出力選択部２０３に入力される。

【００２８】シフトレジスタ出力選択部２０３は、シフ
トレジスタ出力２１１を複数個のブロックに分割して分
割シフトレジスタ出力２１２を出力する。分割シフトレ
ジスタ出力２１２は、複数の各信号束２１３により構成
されている。信号処理部２０４は、この信号束２１３の
数だけ用意されており、各々の信号束２１３に応じて予
め処理内容は定められている。

【００２９】各信号処理部２０４で処理された信号束２
１３は、信号処理出力２１４として出力され、この出力
は演算出力選択部２０５により選択され、演算出力２１
５が検波部２０６へと入力される。検波部２０６は、信
号処理された演算出力２１５の信号から検波を行う。

【００３０】以上説明したように本実施の形態では、信
号処理部２０４を複数個用意することを特徴としてい
る。複数個用意された信号処理部２０４は、同一の処理
内容である必要はなく、各ブロックで別々の処理を担当
させることで、複雑な処理を簡単な構成で達成すること
が可能となる。

【００３１】一方、各々の信号処理部２０４に同一の処
理を行わせることで、各信号処理部２０４に必要とされ
る周波数の低減を図ることができる。例えば、フィルタ
特性の条件を緩和することでディジタルフィルタのタッ
プ係数を簡略化できることを利用し、各信号処理部２０
４の演算量の削減を図ることも可能となる。このフィル
タ特性の条件としては、例えば、繰り返し周波数、群遅
延特性、周波数特性、通過帯域リップルなどが挙げられ
る。

【００３２】特に繰り返し周波数の緩和は、演算回数の
削減へとつながるため回路規模や消費電力への削減効果
は大きい。但し、この場合は本方式で用いた演算の他に
周波数を制限するフィルタが他に必要となることはいう
までもない。

【００３３】また、オーバーサンプリング技術の適用時
など、その信号処理の際に全情報が必ずしも必要でない
場合がある。本実施の形態では、このような場合に全情
報を信号処理部２０４に伝えず、例えばシフトレジスタ
出力の分離間隔を、ｎ個ずつ等間隔や２の整数乗とする
などして、有効な情報のみを選択して入力することで、
信号処理部２０４に必要とされる演算量を削減し、もっ
て装置の小型化、省電力化を可能とすることができる。

【００３４】（実施の形態３）図３は、本実施の形態に
おけるディジタル受信機の構成を示すブロック図であ
る。図３において、３０１は受信部、３０２はシフトレ
ジスタ、３０３はシフトレジスタ出力選択部、３０４は
タップ係数記憶部、３０５はタップ係数選択部、３０６
は積和演算部、３０７は演算出力選択部、３０８は検波
部、３１０は受信信号、３１１はシフトレジスタ出力、
３１２は分割シフトレジスタ出力、３１３は信号束、３
１４はタップ係数、３１５は選択タップ係数、３１６は
信号処理出力、３１７は演算出力である。

【００３５】以上のように構成されたディジタル受信機
について、図３を用いてその動作について説明する。ま
ず、送信機から送られてきた信号は受信部３０１により
復調され、受信信号３１０が出力される。シフトレジス
タ３０２は受信信号３１０を一定時間（ｄｔ）毎に記憶
し、その内容を順次更新していく。このとき、ｎ番目の
シフトレジスタから出力されるシフトレジスタ出力３１
１は受信信号３１０のｎ×ｄｔ時間だけ過去の情報を有
することになる。このシフトレジスタ出力３１１はシフ
トレジスタ出力選択部３０３に入力される。

【００３６】シフトレジスタ出力選択部３０３は、シフ
トレジスタ出力３１１を複数個のブロックに分割して分
割シフトレジスタ出力３１２を出力する。分割シフトレ
ジスタ出力３１２は複数の各信号束３１３により構成さ
れている。

【００３７】タップ係数記憶部３０４には、予め信号処
理の内容に応じて最適なタップ係数が記憶されており、
記憶されたタップ係数３１４はタップ係数選択部３０５
に入力される。タップ係数選択部３０５は、信号処理の
内容に応じて接続されたタップ係数３１４のうち１つが
選択され選択タップ係数３１５を通じて積和演算部３０
６へ出力される。

【００３８】積和演算部３０６は、シフトレジスタ出力
選択部３０３及びタップ係数選択部３０５から出力され
る信号束３１３と選択タップ係数３１５との積和演算を
行い信号処理出力３１６を出力する。信号処理出力３１
６は、演算出力選択部３０７により選択され、この演算
出力３１７が検波部３０８へと入力される。検波部３０
８は、信号処理された演算出力３１７の信号から検波を
行う。

【００３９】以上説明したように本実施の形態では、積
和演算部３０６の演算結果がタップ係数３１４に応じて
多様な処理が可能であることを特徴としている。各ブロ
ックで別々の処理を担当させることで、複雑な処理を簡
単な構成で達成することが可能となる。

【００４０】一方、各々の信号処理ブロックに同一の処
理を行わせることで、必要とされる周波数の低減を図る
ことができる。例えば、フィルタ特性の条件を緩和する
ことでディジタルフィルタのタップ係数を簡略化できる
ことを利用し、各積和演算部３０６の演算量の削減を図
ることも可能となる。このフィルタ特性の条件として
は、例えば、繰り返し周波数、群遅延特性、周波数特
性、通過帯域リップルなどが挙げられる。

【００４１】特に繰り返し周波数の緩和は、演算回数の
削減へとつながるため回路規模や消費電力への削減効果
は大きい。但し、この場合は本方式で用いた演算の他に
周波数を制限するフィルタが他に必要となることはいう
までもない。

【００４２】また、オーバーサンプリング技術の適用時
など、その信号処理の際に全情報が必ずしも必要でない
場合がある。本実施の形態では、このような場合に全情
報を信号処理ブロックに伝えず、例えばシフトレジスタ
出力の分離間隔を、ｎ個ずつ等間隔や２の整数乗とする
などして、有効な情報のみを選択して入力することで、
信号処理ブロックに必要とされる演算量を削減し、もっ
て装置の小型化、省電力化を可能とすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オーバー
サンプリング技術適用時など、信号処理に必ずしも全情
報が必要でない場合に、信号処理ブロックへの入力情報
を有効な情報のみに絞り込むことで、信号処理ブロック
の演算量を削減し、装置としての小型化・省電力化を可
能とすることができる。

【００４４】また、本発明のように、ディジタルフィル
タとして適用することで、信号処理部分の単位時間あた
りの演算量が削減されるという有利な効果が得られる
上、複数の信号処理ブロックを用意することで、複雑な
演算を容易な構成で達成するという有利な効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるディジタル受信機
の構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施の形態によるディジタル受信機
の構成を示すブロック図

【図３】本発明の一実施の形態によるディジタル受信機
の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１ 受信部 １０２、２０２、３０２ シフトレジスタ １０３、２０３、３０３ シフトレジスタ出力選択部 １０４、３０４ タップ係数記憶部 １０５、３０５ タップ係数選択部 １０６、３０６ 積和演算部 １０７、２０６、３０８ 検波部 １１０、２１０、３１０ 受信信号 １１１、２１１、３１１ シフトレジスタ出力 １１２ 選択シフトレジスタ出力 １１３、３１４ タップ係数 １１４、３１５ 選択タップ係数 １１５、２１５、３１７ 演算出力 １１６ 検波出力 ２０４ 信号処理部 ２０５、３０７ 演算出力選択部 ２１２、３１２ 分割シフトレジスタ出力 ２１３、３１３ 信号束 ２１４、３１６ 信号処理出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョブ・クレオパ・ムスヤ 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 山本 直行 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5K004 AA01 BC01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を記憶するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタの出力を選択するシフトレジスタ出
   力選択部と、タップ係数を記憶するタップ係数記憶部
   と、複数（ｎ）のタップ係数から１つを選択するタップ
   係数選択部と、選択したタップ係数と選択したシフトレ
   ジスタの出力との積和演算を行う演算部と、演算結果か
   ら検波する検波部とを有するディジタル受信機。
2. 【請求項２】 シフトレジスタと、シフトレジスタ出力
   選択部と、タップ係数記憶部と、タップ係数選択部と、
   演算部とを用いてディジタルフィルタを形成し、受信信
   号から不要な周波数成分を除去することを特徴とする請
   求項１記載のディジタル受信機。
3. 【請求項３】 シフトレジスタの出力の間引きの間隔が
   ｎ対１であるような等間隔であることを特徴とする請求
   項１記載のディジタル受信機。
4. 【請求項４】 シフトレジスタの出力の間引きの間隔ｎ
   が２の整数乗であることを特徴とする請求項３記載のデ
   ィジタル受信機。
5. 【請求項５】 受信信号を記憶するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタの出力からｎ個の信号束を出力する
   シフトレジスタ出力選択部と、前記信号束から一定の信
   号処理を行う信号処理部と、ｎ種類の信号処理結果から
   演算結果を選択する演算出力選択部と、選択された演算
   結果から検波する検波部とを有するディジタル受信機。
6. 【請求項６】 受信信号を記憶するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタの出力からｎ個の信号束を出力する
   シフトレジスタ出力選択部と、タップ係数を記憶するタ
   ップ係数記憶部と、複数のタップ係数から１つを選択す
   るタップ係数選択部と、１つの信号束と選択されたタッ
   プ係数とを積和演算する積和演算部と、ｎ種類の演算結
   果を選択する演算出力選択部と、選択された演算結果か
   ら検波する検波部とを有するディジタル受信機。
7. 【請求項７】 シフトレジスタの出力の分離がｎ個づつ
   の等間隔であることを特徴とする請求項５または６記載
   のディジタル受信機。
8. 【請求項８】 シフトレジスタの出力の分離間隔ｎが２
   の整数乗であることを特徴とする請求項７記載のディジ
   タル受信機。