JP2004165929A - 受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御する機能を備える受信装置を提供すること。
【解決手段】レート判定部104は、ベースバンド部103が測定する受信信号電力とサンプリングレート毎に定める閾値と比較し、受信状態に応じてA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定し、クロック制御部105にA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御させる。A/Dコンバータ102は、クロック制御部105から供給される所定周波数の動作クロックCLKの立ち上がりエッジ、又は立ち下りエッジに応答してアナログ受信部101が出力する受信アナログ信号をサンプリングし、量子化を行い、ディジタル信号に変換する。
【選択図】 図1
【解決手段】レート判定部104は、ベースバンド部103が測定する受信信号電力とサンプリングレート毎に定める閾値と比較し、受信状態に応じてA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定し、クロック制御部105にA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御させる。A/Dコンバータ102は、クロック制御部105から供給される所定周波数の動作クロックCLKの立ち上がりエッジ、又は立ち下りエッジに応答してアナログ受信部101が出力する受信アナログ信号をサンプリングし、量子化を行い、ディジタル信号に変換する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号を送受信する装置に搭載される受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル信号の送受信では、送信側は、ディジタル信号を符号化、及びディジタル変調等のベースバンド処理を行い、それを高周波数帯にアップコンバートして送信信号を生成する。受信側では、高周波数帯の受信信号を所定の周波数帯にダウンコンバートした後、所定のサンプリングレートでサンプリングし、量子化を行ってディジタル信号に変換し、更にベースバンド処理を行うことで送信元のディジタル信号を再生する。
【0003】
一般に、アナログ信号は、伝送路における信号の反射、屈折、回折等に起因するフェージングノイズに弱く、特に空気中が伝送路となる無線移動体通信では、その影響が顕著である。また、送信側と受信側の間では、非同期であることが多い。つまり、受信装置では、受信信号の同期タイミングを補足し、追従することが必要とされる。
【0004】
その方策として、従来から、所定のサンプリングレートの数倍から数百倍の速度によるオーバーサンプリングを行い、より高い精度で受信信号をサンプリングし、受信信号の同期を取る方法が提案されている(例えば特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3207057号公報:0021〜0035:図1〜図3
【特許文献2】
特許第3048263号公報:0002〜0003
【特許文献3】
特開2000−332641号公報:0008:図10
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特許文献2,3にて説明されているように、アナログ信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータは消費電力が大きく、量子化数の高精度化、又はサンプリングレートの高速度化に比例して消費電力は大きくなる。特に、受信装置の小型化、軽量化が要求される移動体通信においては、受信性能を高くすると共に、低消費電力化を図る必要があり、A/Dコンバータの消費電力を無視することができない。
【0006】
一方、移動体通信では、受信装置の位置、場所等により受信環境が著しく変化するので、劣悪な受信環境ではA/Dコンバータに高サンプリングレートでの動作が要求される。そこで、一般の受信装置では、受信環境の変化に関わらずA/Dコンバータは、常に一定のサンプリングレートで動作するようにし、A/Dコンバータの低消費電力化は、その回路構成を工夫することで対処している。しかし、良好な受信環境では、フェージングノイズの影響は小さいので、常に高サンプリングレートでA/Dコンバータを動作させることは過剰であると言える。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御する機能を備える受信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、受信アナログ信号をサンプリング及び量子化してディジタル信号に変換するA/Dコンバータと、前記変換されたディジタル信号をベースバンド処理するベースバンド処理手段と、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行うレート判定手段と、前記A/Dコンバータに供給する所定周波数の動作クロックを、前記レート判定手段の判定結果に従い、基本周波数の動作クロックから生成するクロック制御手段と、を具備する構成を採る。
【0009】
この構成によれば、所望の受信信号電力の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0010】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信品質とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0011】
この構成によれば、受信信号の受信品質の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすい通信環境に適応してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0012】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と前記受信品質測定手段にて測定された受信品質とのいずれか一方の一定の期間における平均値を算出する平均値演算手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記平均値演算手段が算出した平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0013】
この構成によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0014】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力の一定の期間における平均値を算出する第1平均値演算手段と、前記受信品質測定手段にて測定された受信品質の一定の期間における平均値を算出する第2平均値演算手段と、前記第1平均値演算手段が算出した平均値と前記第2平均値演算手段が算出した平均値とのいずれか一方を受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段が出力する平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0015】
この構成によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0016】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信タイミング制御情報の更新頻度とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0017】
この構成によれば、受信タイミング制御情報の更新頻度、つまりフェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動とその頻度に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0018】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段と、前記受信信号電力と前記受信品質と前記受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれかを受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段の出力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0019】
この構成によれば、受信信号電力と受信品質と受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれか応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0020】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記A/Dコンバータが出力するディジタル信号を一定数記憶するバッファと、前記記憶されたディジタル信号と前記A/Dコンバータが出力する現時刻におけるディジタル信号とを用いてサンプリング点間に前記レート判定手段の出力を参照してディジタル信号を内挿補間し、前記ベースバンド処理手段に出力する補間手段と、を具備する構成を採る。
【0021】
この構成によれば、低サンプリングレート動作状態において欠落する高サンプリングレートにおけるサンプリング値を補償することができる。したがって、低消費電力である低サンプリングレート動作状態においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、小型化、軽量化が要求される移動体通信の受信装置において、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御できるようにすることである。
【0023】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0024】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図1に示す受信装置は、外部から入力される受信アナログ信号のダウンコンバート等を行うアナログ受信部101と、アナログ受信部101が出力する受信アナログ信号を所定周波数の動作クロックCLKに従ってサンプリング及び量子化してディジタル信号に変換するA/Dコンバータ102と、A/Dコンバータ102が出力するディジタル信号を外部からクロック入力端子CLK106に入力される動作クロックCLKに従ってベースバンド処理するベースバンド部103と、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに従い、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力と定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行うレート判定部104と、レート判定部104の判定結果に基づき外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKからA/Dコンバータ102に供給する所定周波数の動作クロックを発生するクロック制御部105とを備えている。
【0025】
以下、上記の構成を有する受信装置の動作について説明する。まず、図1、図2を用いて、全体的な動作を説明する。なお、図2は、図1に示すA/Dコンバータ102のサンプリング動作を説明する図である。
【0026】
図1、図2において、アナログ受信部101は、図示しないアンテナにて受信された無線信号である受信アナログ信号をベースバンド周波数帯にダウンコンバートし、直交成分及び同相成分の分離、フィルタリングによるエイリアシング成分の除去等を行い、直交成分及び同相成分それぞれの受信アナログ信号をA/Dコンバータ102に出力する。
【0027】
A/Dコンバータ102は、クロック制御部105から供給される所定周波数の動作クロックCLKの立ち上がりエッジ、又は立ち下りエッジに応答してアナログ受信部101が出力する受信アナログ信号をサンプリングし、量子化を行い、ディジタル信号に変換する。
【0028】
図2では、A/Dコンバータ102にベースバンド信号のサンプリング周波数1/Tsの4倍の速度の動作クロックCLKを供給し、立ち上がりエッジによってサンプリングする場合が示されている。このように変換されたディジタル信号は、ベースバンド部103に入力される。
【0029】
ベースバンド部103は、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKに従ってディジタル信号の復調、及び同期検波等を行う。同時に、ベースバンド部103は、受信信号の電力値を算出し、レート判定部104に出力する。なお、ベースバンド部103にてベースバンド処理された受信ディジタル信号は、後段の復号部や上位制御部等に入力され、受信データの再生や受信機の制御等が行われる。
【0030】
レート判定部104では、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKに従い、ベースバンド部103にて算出された受信信号の電力値と、定められた閾値との大小関係を比較して受信状態を評価する。そして、レート判定部104は、その評価結果に基づきA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定し、決定したサンプリングレートを指示する制御情報をクロック制御部105に出力する。
【0031】
クロック制御部105は、レート判定部104からの制御情報に従い、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKを分周し、A/Dコンバータに供給する動作クロックCLKを生成する制御を行う。
【0032】
次に、図3、図4を用いて、レート判定部104がA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定する制御方法について説明する。なお、図3は、図1に示すレート判定部104が図1に示すA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定する判定動作を説明するフローチャートである。図4は、図1に示すベースバンド部103にて得られる受信信号電力の時刻推移と図1に示すレート判定部104にて用いる閾値との関係を説明する図である。
【0033】
図4では、横軸には、時刻t1,t2,t3が示されている。また、縦軸の受信信号電力Pに対して、レート判定部104が備える閾値P1,P2,P4(P1>P2>P4)が示されている。閾値P1,P2,P4は、A/Dコンバータ102の各サンプリングレートにおける動作に必要な受信信号電力の期待値としてサンプリングレート毎に定められている。
【0034】
ここでは、レート判定部104は、A/Dコンバータ102を例えば3つのオーバーサンプリング率(Over Sampling Rate:以下「OSR」という)の動作状態に制御するとしている。即ち、レート判定部104は、A/Dコンバータ102を4OSRと2OSRと1OSRとの3つの動作状態に制御する。そして、各動作状態間の遷移は、段階的に行われるようになっている。
【0035】
そこで、閾値P4は、動作状態4OSRから動作状態2OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。動作閾値P2は、動作状態2OSRから動作状態4OSR又は動作状態1OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。動作閾値P1は、動作状態1OSRから動作状態2OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。
【0036】
また、レート判定部104は、各動作状態の遷移を整数型の変数nを用いて制御するようにしている。図3では、変数nに対する比較値として、N4,N2l,N2h,N1が示されている。比較値N4,N2lは、動作状態4OSRと動作状態2OSRとの間での遷移における閾値を示す。また、比較値N2h,N1は、動作状態2OSRと動作状態1OSRとの間での遷移における閾値を示す。各閾値は、図3で示されるようにN2l<N4<N1<N2hの関係にある。これによって、ある動作状態から次の動作状態への遷移までに特定のマージンを持つようにしている。
【0037】
また、図3に示す変数nに対する「n++」、「n−−」は、それぞれインクリメント処理、デクリメント処理を意味し、min{n−−}、max{n++}は、それぞれインクリメント処理、デクリメント処理における最小値、最大値に飽和させる処理を意味している。
【0038】
さて、図3、図4において、レート判定部104は、4OSR動作状態にあるとき(ステップST301)、受信信号電力Pが閾値P4を上回るか否かを判定する(ステップST302)。受信信号電力Pは、時刻t1以前では閾値P4を下回っており、時刻t1の時点でもP4を下回っているので(ステップST302:No)、レート判定部104は、「min{n−−}」の処理(ステップST303)を実行してステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。
【0039】
時刻t1を過ぎると、受信信号電力Pが閾値P4を上回るので(ステップST302:Yes)、レート判定部104は、「n++」の処理(ステップST304)を実行して変数nが閾値N4よりも大きいか否かを判定する(ステップST305)。
【0040】
変数nが閾値N4よりも大きい場合には(ステップST305:Yes)、2OSR動作状態(ステップST307)に遷移するが、受信信号電力Pは、時刻t1以降、短期間で閾値P4を下回るので(ステップST305:No)、レート判定部104は、「min{n−−}」の処理(ステップST303)を実行してステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。
【0041】
次に、時刻t2で再び受信信号電力Pが閾値P4を上回っている。しかも、以降、時刻t3まで受信信号電力Pは閾値P4を上回っているので、ステップST307〜ステップST312の処理が行われる。
【0042】
即ち、4OSR動作状態(ステップST301)にあるレート判定部104は、ステップST302,ステップST304、ステップST305を介して2OSR動作状態(ステップST307)に遷移し、受信信号電力Pが閾値P2を上回るか否かを判定する(ステップST308)。
【0043】
受信信号電力Pが閾値P2を下回っている場合には(ステップST308:No)、「n−−」の処理(ステップST309)を実行して変数nが閾値N2lよりも大きいか否かを判定する(ステップST305)。そして、変数nが閾値N2lよりも大きくない場合には(ステップST310:No)、ステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。一方、変数nが閾値N2lよりも大きい場合には(ステップST310:Yes)、ステップST307に戻り、2OSR動作状態を維持する。
【0044】
また、ステップST308において受信信号電力Pが閾値P2を上回っている場合には(ステップST308:Yes)、「n++」の処理(ステップST311)を実行して変数nが閾値N2hよりも大きいか否かを判定する(ステップST312)。そして、変数nが閾値N2hよりも大きくない場合には(ステップST310:No)、ステップST307に戻り、2OSR動作状態を維持する。
【0045】
一方、変数nが閾値N2hよりも大きい場合には(ステップST312:Yes)、1OSR動作状態(ステップST313)に遷移し、受信信号電力Pが閾値P1を下回るか否かを判定する(ステップST314)。受信信号電力Pが閾値P1を下回る場合には(ステップST314:Yes)、「n−−」処理(ステップST315)を実行し、変数nが閾値N1を下回るか否かを判定する(ステップST316)。変数nが閾値N1を下回る場合は(ステップST316:Yes)、2OSR動作状態(ステップST307)に遷移する。
【0046】
そして、図4では、受信信号電力Pは、時刻t3に近づくに伴い閾値P4に近づき、時刻t3では、閾値P4を下回るので、ステップST308,ステップST309,ステップST310を経由して4OSR動作状態(4OSR)に遷移する。
【0047】
また、ステップST316において変数nが閾値N1を下回る場合は(ステップST316:No)、ステップST313に戻り、1OSR動作状態を維持する。そして、図4の時刻t2から時刻t3の間では示されていないが、ステップST314において受信信号電力Pが閾値P1を上回る場合には(ステップST314:No)、「max{n++}」処理(ステップST317)を実行してステップST313に戻り、1OSR動作状態を維持する。
【0048】
このように、4OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移し、2OSR動作状態から1OSR動作状態に遷移し、1OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移し、2OSR動作状態から4OSR動作状態に遷移するというように、状態遷移が段階的に行われる。
【0049】
レート判定部104は、4OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移するステップST305において、クロック制御部105に対して2OSR動作状態に遷移した旨を出力する。クロック制御部105は、A/Dコンバータ102に供給する動作クロックCLKを4OSR動作状態から2OSR動作状態に必要なクロック数に切り替えて生成することを行う。
【0050】
レート判定部104は、2OSR動作状態から1OSR動作状態に遷移するステップST312,1OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移するステップST317,2OSR動作状態から4OSR動作状態に遷移するステップST310においても、クロック制御部105に対してそれぞれの動作状態に遷移した旨を出力する。クロック制御部105は、同様にA/Dコンバータ102に供給する動作クロックCLKの生成制御を行う。
【0051】
以上のように、本実施の形態1によれば、所望の受信信号電力の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0052】
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図5では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
【0053】
図5に示すように、実施の形態2に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、受信品質測定部504が追加され、それに伴いレート判定部104に代えてレート判定部505が設けられている。
【0054】
受信品質測定部504は、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力と外部から入力される受信電界強度との比である受信品質を測定し、レート判定部505に出力する。
【0055】
レート判定部505では、図3に示した閾値P4,P2,P1が受信品質に対する閾値として適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1も同様に、受信品質による評価を行う上で適切に設定されている。レート判定部505は、そのような閾値を用い、図3に示す制御手順と同内容の手順で、受信品質測定部504にて測定された受信品質と定められた状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0056】
即ち、本実施の形態2では、ベースバンド処理前の受信信号電力と受信電界強度との比から算出される受信品質をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。これによって、フェージングノイズに加え、伝送路を複数の利用者が共通に使用し、利用者間の干渉が発生する移動体通信の受信環境に適応することができる。
【0057】
以上のように、実施の形態2によれば、受信信号の受信品質の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすい通信環境に適応してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0058】
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図6では、実施の形態2(図5)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
【0059】
図6に示すように、実施の形態3に係る受信装置では、実施の形態2(図5)に示した構成において、平均値演算部605,606と選択部607とが追加され、それに伴いレート判定部505に代えてレート判定部608が設けられている。
【0060】
平均値演算部605は、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力の一定の期間における移動平均値を算出する。平均値演算部606は、受信品質測定部504にて測定された受信品質の一定の期間における移動平均値を算出する。選択部607は、平均値演算部605,606の一方が出力する移動平均値を受信環境に応じて選択し、それをいずれが選択されたかを示す選択状態情報と共にレート判定部608に出力する。
【0061】
レート判定部608では、図3に示す閾値P4,P2,P1が受信信号電力の移動平均値、受信品質の移動平均値に対する閾値として、それぞれ適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1は、受信信号電力又は受信品質の移動平均値による評価を行う上で適切に設定されている。
【0062】
レート判定部608は、そのような閾値を用い図3に示す制御手順と同内容の手順で、選択部607が選択した移動平均値と選択部607から入力される選択状態情報に従い選択した状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0063】
即ち、本実施の形態3では、受信信号電力の移動平均値と、受信信号電力と受信電界強度との比から算出される受信信号の受信品質の移動平均値とのいずれか一方をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。
【0064】
これによって、フェージングノイズに加え、伝送路を複数の利用者が共通に使用し、利用者間の干渉が発生する移動体通信の受信環境に適応でき、また、受信信号電力又は受信品質の変動が大きい受信環境にも適応することができる。
【0065】
以上のように、実施の形態3によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0066】
なお、平均値演算部605、606のどちらか一方を省略し、受信信号電力と受信品質のいずれか一方の移動平均値を常に評価値として用いてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御するように構成としてもよい。同様の効果がえられる。
【0067】
(実施の形態4)
図7は、本発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図7では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
【0068】
図7に示すように、実施の形態4に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、タイミング制御部704と頻度測定部705とが追加され、それに伴いレート判定部104に代えてレート判定部706が設けられている。
【0069】
ベースバンド部103は、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動に追従し、受信機の動作タイミングを制御する機能を備えている。その受信タイミング制御情報がタイミング制御部704と頻度測定部705とに与えられる。
【0070】
タイミング制御部704は、ベースバンド部103から入力される受信タイミング制御情報に従い、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKを計数し、計数したタイミング信号TIMを出力端子TIM707から外部に出力する。後段の各機能部は、このタイミング信号TIMを基準として動作し、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングに追従し、信号の受信動作の制御を行っている。
【0071】
頻度測定部705は、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに基づき、ベースバンド部103から入力される受信タイミング制御情報の更新情報を測定し、レート判定部706に出力する。
【0072】
レート判定部706では、図3に示した閾値P4,P2,P1が受信タイミング制御情報の更新頻度に対する閾値として適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1も同様に受信タイミング制御情報の更新頻度による評価を行う上で適切に設定されている。
【0073】
レート判定部706は、そのような閾値を用い、図3に示す制御手順と同内容の手順で、頻度測定部705にて測定された受信タイミング制御情報の更新頻度とサンプリングレート毎に定められた状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0074】
即ち、本実施の形態4では、ベースバンド処理における受信タイミング制御情報の更新頻度をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。
【0075】
これによって、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動とその頻度に応じてA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0076】
なお、図7に示した構成において、実施の形態1〜3(図1、図5、図6)で示したベースバンド部103が発生する受信信号電力と実施の形態2,3(図5、図6)で示した受信品質測定部504が測定した受信品質との双方又は一方と、本実施の形態4(図7)にて示す頻度測定部705が測定した受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれかを選択し、それを選択状態を示す選択状態情報と共にレート判定部706に与えてA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する構成としてもよい。その際、レート判定部706における一定の閾値は受信信号電力、受信品質、受信タイミング制御情報の更新頻度のそれぞれで適切に設定する。
【0077】
(実施の形態5)
図8は、本発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図8では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態5に関わる部分を中心に説明する。
【0078】
図8に示すように、実施の形態5に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、バッファ803と補間部804とが追加されている。バッファ803は、A/Dコンバータ102にてサンプリングされたディジタル信号を一定数記憶するようになっている。それを補間部804に出力する。
【0079】
補間部804は、レート判定部104の出力(評価値)に基づき、バッファ803に記憶されたディジタル信号とA/Dコンバータ102にてサンプリングされた現時刻におけるディジタル信号とを用いてサンプリング点間にディジタル信号を内挿補間することを、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに従って行うようになっている。
【0080】
以下、図8、図9を用いて、上記の構成を有する受信装置の動作について説明する。なお、図9は、図8に示す補間部804が行う内挿補間動作を説明する図である。
【0081】
A/Dコンバータ102は、クロック制御部105にて制御された所定周波数の動作クロックCLKによってサンプリング動作を行っている。その結果、レート判定部104及びクロック制御部105が低サンプリングレートによる動作制御状態にあるときは、低サンプリングレートにおけるサンプリング間隔の間の高サンプリングレートによるサンプリング値が欠落することが起こる。
【0082】
バッファ803には、A/Dコンバータ102のサンプリング値が一定数記憶すされる。補間部804は、バッファ803に記憶された過去一定数のサンプリング値と現時刻におけるサンプリング値とを用い、未来又は過去の低サンプリングレートでサンプリングすることで欠落した高サンプリングレートにおけるサンプリング値の内挿補間を行う。
【0083】
図9では、レート判定部104がA/Dコンバータ102を2倍オーバーサンプリングで動作する制御状態にあり、現在のサンプリング値901と過去2点のサンプリング値902,903との計3点のサンプリング値を用い、過去2点のそれぞれについて、4倍オーバーサンプリングにおけるサンプリング値904,905の内挿補間を行う様子を示している。
【0084】
ベースバンド部103は、このように補償されたサンプリング値を用いることで、低サンプリングレート動作においても高サンプリングレート動作と同様の受信信号の同期タイミングの補足、追従動作を行うことができる。
【0085】
以上のように、本実施の形態5によれば、低サンプリングレート動作状態において欠落する高サンプリングレートにおけるサンプリング値を補償することができるので、低消費電力である低サンプリングレート動作状態においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0086】
なお、本実施の形態5(図8)では、実施の形態1(図1)への適用例を示したが、実施の形態2(図5)、実施の形態3(図6)及び実施の形態4(図7)にも同様に適用できることは言うまでもない。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御することができるので、高サンプリングレート動作が要求される通信環境においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図2】図1に示すA/Dコンバータのサンプリング動作を説明する図
【図3】図1に示すレート判定部が図1に示すA/Dコンバータのサンプリングレートを決定する判定動作を説明するフローチャート
【図4】図1に示すベースバンド部にて得られる受信信号電力の時刻推移と図1に示すレート判定部にて用いる閾値との関係を説明する図
【図5】本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図9】図8に示す補間部が行う内挿補間動作を説明する図
【符号の説明】
101 アナログ受信部
102 A/Dコンバータ
103 ベースバンド部
104,505,608,706 レート判定部
105 クロック制御部
504 受信品質測定部
605,606 平均値演算部
607 選択部
704 タイミング制御部
705 頻度測定部
803 バッファ
804 補間部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号を送受信する装置に搭載される受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル信号の送受信では、送信側は、ディジタル信号を符号化、及びディジタル変調等のベースバンド処理を行い、それを高周波数帯にアップコンバートして送信信号を生成する。受信側では、高周波数帯の受信信号を所定の周波数帯にダウンコンバートした後、所定のサンプリングレートでサンプリングし、量子化を行ってディジタル信号に変換し、更にベースバンド処理を行うことで送信元のディジタル信号を再生する。
【0003】
一般に、アナログ信号は、伝送路における信号の反射、屈折、回折等に起因するフェージングノイズに弱く、特に空気中が伝送路となる無線移動体通信では、その影響が顕著である。また、送信側と受信側の間では、非同期であることが多い。つまり、受信装置では、受信信号の同期タイミングを補足し、追従することが必要とされる。
【0004】
その方策として、従来から、所定のサンプリングレートの数倍から数百倍の速度によるオーバーサンプリングを行い、より高い精度で受信信号をサンプリングし、受信信号の同期を取る方法が提案されている(例えば特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3207057号公報:0021〜0035:図1〜図3
【特許文献2】
特許第3048263号公報:0002〜0003
【特許文献3】
特開2000−332641号公報:0008:図10
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特許文献2,3にて説明されているように、アナログ信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータは消費電力が大きく、量子化数の高精度化、又はサンプリングレートの高速度化に比例して消費電力は大きくなる。特に、受信装置の小型化、軽量化が要求される移動体通信においては、受信性能を高くすると共に、低消費電力化を図る必要があり、A/Dコンバータの消費電力を無視することができない。
【0006】
一方、移動体通信では、受信装置の位置、場所等により受信環境が著しく変化するので、劣悪な受信環境ではA/Dコンバータに高サンプリングレートでの動作が要求される。そこで、一般の受信装置では、受信環境の変化に関わらずA/Dコンバータは、常に一定のサンプリングレートで動作するようにし、A/Dコンバータの低消費電力化は、その回路構成を工夫することで対処している。しかし、良好な受信環境では、フェージングノイズの影響は小さいので、常に高サンプリングレートでA/Dコンバータを動作させることは過剰であると言える。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御する機能を備える受信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、受信アナログ信号をサンプリング及び量子化してディジタル信号に変換するA/Dコンバータと、前記変換されたディジタル信号をベースバンド処理するベースバンド処理手段と、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行うレート判定手段と、前記A/Dコンバータに供給する所定周波数の動作クロックを、前記レート判定手段の判定結果に従い、基本周波数の動作クロックから生成するクロック制御手段と、を具備する構成を採る。
【0009】
この構成によれば、所望の受信信号電力の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0010】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信品質とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0011】
この構成によれば、受信信号の受信品質の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすい通信環境に適応してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0012】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と前記受信品質測定手段にて測定された受信品質とのいずれか一方の一定の期間における平均値を算出する平均値演算手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記平均値演算手段が算出した平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0013】
この構成によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0014】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力の一定の期間における平均値を算出する第1平均値演算手段と、前記受信品質測定手段にて測定された受信品質の一定の期間における平均値を算出する第2平均値演算手段と、前記第1平均値演算手段が算出した平均値と前記第2平均値演算手段が算出した平均値とのいずれか一方を受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段が出力する平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0015】
この構成によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0016】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信タイミング制御情報の更新頻度とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0017】
この構成によれば、受信タイミング制御情報の更新頻度、つまりフェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動とその頻度に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0018】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段と、前記受信信号電力と前記受信品質と前記受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれかを受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段の出力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う構成を採る。
【0019】
この構成によれば、受信信号電力と受信品質と受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれか応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。したがって、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0020】
本発明の受信装置は、上記の発明において、前記A/Dコンバータが出力するディジタル信号を一定数記憶するバッファと、前記記憶されたディジタル信号と前記A/Dコンバータが出力する現時刻におけるディジタル信号とを用いてサンプリング点間に前記レート判定手段の出力を参照してディジタル信号を内挿補間し、前記ベースバンド処理手段に出力する補間手段と、を具備する構成を採る。
【0021】
この構成によれば、低サンプリングレート動作状態において欠落する高サンプリングレートにおけるサンプリング値を補償することができる。したがって、低消費電力である低サンプリングレート動作状態においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、小型化、軽量化が要求される移動体通信の受信装置において、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御できるようにすることである。
【0023】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0024】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図1に示す受信装置は、外部から入力される受信アナログ信号のダウンコンバート等を行うアナログ受信部101と、アナログ受信部101が出力する受信アナログ信号を所定周波数の動作クロックCLKに従ってサンプリング及び量子化してディジタル信号に変換するA/Dコンバータ102と、A/Dコンバータ102が出力するディジタル信号を外部からクロック入力端子CLK106に入力される動作クロックCLKに従ってベースバンド処理するベースバンド部103と、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに従い、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力と定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行うレート判定部104と、レート判定部104の判定結果に基づき外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKからA/Dコンバータ102に供給する所定周波数の動作クロックを発生するクロック制御部105とを備えている。
【0025】
以下、上記の構成を有する受信装置の動作について説明する。まず、図1、図2を用いて、全体的な動作を説明する。なお、図2は、図1に示すA/Dコンバータ102のサンプリング動作を説明する図である。
【0026】
図1、図2において、アナログ受信部101は、図示しないアンテナにて受信された無線信号である受信アナログ信号をベースバンド周波数帯にダウンコンバートし、直交成分及び同相成分の分離、フィルタリングによるエイリアシング成分の除去等を行い、直交成分及び同相成分それぞれの受信アナログ信号をA/Dコンバータ102に出力する。
【0027】
A/Dコンバータ102は、クロック制御部105から供給される所定周波数の動作クロックCLKの立ち上がりエッジ、又は立ち下りエッジに応答してアナログ受信部101が出力する受信アナログ信号をサンプリングし、量子化を行い、ディジタル信号に変換する。
【0028】
図2では、A/Dコンバータ102にベースバンド信号のサンプリング周波数1/Tsの4倍の速度の動作クロックCLKを供給し、立ち上がりエッジによってサンプリングする場合が示されている。このように変換されたディジタル信号は、ベースバンド部103に入力される。
【0029】
ベースバンド部103は、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKに従ってディジタル信号の復調、及び同期検波等を行う。同時に、ベースバンド部103は、受信信号の電力値を算出し、レート判定部104に出力する。なお、ベースバンド部103にてベースバンド処理された受信ディジタル信号は、後段の復号部や上位制御部等に入力され、受信データの再生や受信機の制御等が行われる。
【0030】
レート判定部104では、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKに従い、ベースバンド部103にて算出された受信信号の電力値と、定められた閾値との大小関係を比較して受信状態を評価する。そして、レート判定部104は、その評価結果に基づきA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定し、決定したサンプリングレートを指示する制御情報をクロック制御部105に出力する。
【0031】
クロック制御部105は、レート判定部104からの制御情報に従い、外部からクロック入力端子106に入力される基本周波数の動作クロックCLKを分周し、A/Dコンバータに供給する動作クロックCLKを生成する制御を行う。
【0032】
次に、図3、図4を用いて、レート判定部104がA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定する制御方法について説明する。なお、図3は、図1に示すレート判定部104が図1に示すA/Dコンバータ102のサンプリングレートを決定する判定動作を説明するフローチャートである。図4は、図1に示すベースバンド部103にて得られる受信信号電力の時刻推移と図1に示すレート判定部104にて用いる閾値との関係を説明する図である。
【0033】
図4では、横軸には、時刻t1,t2,t3が示されている。また、縦軸の受信信号電力Pに対して、レート判定部104が備える閾値P1,P2,P4(P1>P2>P4)が示されている。閾値P1,P2,P4は、A/Dコンバータ102の各サンプリングレートにおける動作に必要な受信信号電力の期待値としてサンプリングレート毎に定められている。
【0034】
ここでは、レート判定部104は、A/Dコンバータ102を例えば3つのオーバーサンプリング率(Over Sampling Rate:以下「OSR」という)の動作状態に制御するとしている。即ち、レート判定部104は、A/Dコンバータ102を4OSRと2OSRと1OSRとの3つの動作状態に制御する。そして、各動作状態間の遷移は、段階的に行われるようになっている。
【0035】
そこで、閾値P4は、動作状態4OSRから動作状態2OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。動作閾値P2は、動作状態2OSRから動作状態4OSR又は動作状態1OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。動作閾値P1は、動作状態1OSRから動作状態2OSRに遷移する際の受信信号電力に対する閾値である。
【0036】
また、レート判定部104は、各動作状態の遷移を整数型の変数nを用いて制御するようにしている。図3では、変数nに対する比較値として、N4,N2l,N2h,N1が示されている。比較値N4,N2lは、動作状態4OSRと動作状態2OSRとの間での遷移における閾値を示す。また、比較値N2h,N1は、動作状態2OSRと動作状態1OSRとの間での遷移における閾値を示す。各閾値は、図3で示されるようにN2l<N4<N1<N2hの関係にある。これによって、ある動作状態から次の動作状態への遷移までに特定のマージンを持つようにしている。
【0037】
また、図3に示す変数nに対する「n++」、「n−−」は、それぞれインクリメント処理、デクリメント処理を意味し、min{n−−}、max{n++}は、それぞれインクリメント処理、デクリメント処理における最小値、最大値に飽和させる処理を意味している。
【0038】
さて、図3、図4において、レート判定部104は、4OSR動作状態にあるとき(ステップST301)、受信信号電力Pが閾値P4を上回るか否かを判定する(ステップST302)。受信信号電力Pは、時刻t1以前では閾値P4を下回っており、時刻t1の時点でもP4を下回っているので(ステップST302:No)、レート判定部104は、「min{n−−}」の処理(ステップST303)を実行してステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。
【0039】
時刻t1を過ぎると、受信信号電力Pが閾値P4を上回るので(ステップST302:Yes)、レート判定部104は、「n++」の処理(ステップST304)を実行して変数nが閾値N4よりも大きいか否かを判定する(ステップST305)。
【0040】
変数nが閾値N4よりも大きい場合には(ステップST305:Yes)、2OSR動作状態(ステップST307)に遷移するが、受信信号電力Pは、時刻t1以降、短期間で閾値P4を下回るので(ステップST305:No)、レート判定部104は、「min{n−−}」の処理(ステップST303)を実行してステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。
【0041】
次に、時刻t2で再び受信信号電力Pが閾値P4を上回っている。しかも、以降、時刻t3まで受信信号電力Pは閾値P4を上回っているので、ステップST307〜ステップST312の処理が行われる。
【0042】
即ち、4OSR動作状態(ステップST301)にあるレート判定部104は、ステップST302,ステップST304、ステップST305を介して2OSR動作状態(ステップST307)に遷移し、受信信号電力Pが閾値P2を上回るか否かを判定する(ステップST308)。
【0043】
受信信号電力Pが閾値P2を下回っている場合には(ステップST308:No)、「n−−」の処理(ステップST309)を実行して変数nが閾値N2lよりも大きいか否かを判定する(ステップST305)。そして、変数nが閾値N2lよりも大きくない場合には(ステップST310:No)、ステップST301に戻り、4OSR動作状態を維持する。一方、変数nが閾値N2lよりも大きい場合には(ステップST310:Yes)、ステップST307に戻り、2OSR動作状態を維持する。
【0044】
また、ステップST308において受信信号電力Pが閾値P2を上回っている場合には(ステップST308:Yes)、「n++」の処理(ステップST311)を実行して変数nが閾値N2hよりも大きいか否かを判定する(ステップST312)。そして、変数nが閾値N2hよりも大きくない場合には(ステップST310:No)、ステップST307に戻り、2OSR動作状態を維持する。
【0045】
一方、変数nが閾値N2hよりも大きい場合には(ステップST312:Yes)、1OSR動作状態(ステップST313)に遷移し、受信信号電力Pが閾値P1を下回るか否かを判定する(ステップST314)。受信信号電力Pが閾値P1を下回る場合には(ステップST314:Yes)、「n−−」処理(ステップST315)を実行し、変数nが閾値N1を下回るか否かを判定する(ステップST316)。変数nが閾値N1を下回る場合は(ステップST316:Yes)、2OSR動作状態(ステップST307)に遷移する。
【0046】
そして、図4では、受信信号電力Pは、時刻t3に近づくに伴い閾値P4に近づき、時刻t3では、閾値P4を下回るので、ステップST308,ステップST309,ステップST310を経由して4OSR動作状態(4OSR)に遷移する。
【0047】
また、ステップST316において変数nが閾値N1を下回る場合は(ステップST316:No)、ステップST313に戻り、1OSR動作状態を維持する。そして、図4の時刻t2から時刻t3の間では示されていないが、ステップST314において受信信号電力Pが閾値P1を上回る場合には(ステップST314:No)、「max{n++}」処理(ステップST317)を実行してステップST313に戻り、1OSR動作状態を維持する。
【0048】
このように、4OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移し、2OSR動作状態から1OSR動作状態に遷移し、1OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移し、2OSR動作状態から4OSR動作状態に遷移するというように、状態遷移が段階的に行われる。
【0049】
レート判定部104は、4OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移するステップST305において、クロック制御部105に対して2OSR動作状態に遷移した旨を出力する。クロック制御部105は、A/Dコンバータ102に供給する動作クロックCLKを4OSR動作状態から2OSR動作状態に必要なクロック数に切り替えて生成することを行う。
【0050】
レート判定部104は、2OSR動作状態から1OSR動作状態に遷移するステップST312,1OSR動作状態から2OSR動作状態に遷移するステップST317,2OSR動作状態から4OSR動作状態に遷移するステップST310においても、クロック制御部105に対してそれぞれの動作状態に遷移した旨を出力する。クロック制御部105は、同様にA/Dコンバータ102に供給する動作クロックCLKの生成制御を行う。
【0051】
以上のように、本実施の形態1によれば、所望の受信信号電力の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0052】
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図5では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
【0053】
図5に示すように、実施の形態2に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、受信品質測定部504が追加され、それに伴いレート判定部104に代えてレート判定部505が設けられている。
【0054】
受信品質測定部504は、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力と外部から入力される受信電界強度との比である受信品質を測定し、レート判定部505に出力する。
【0055】
レート判定部505では、図3に示した閾値P4,P2,P1が受信品質に対する閾値として適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1も同様に、受信品質による評価を行う上で適切に設定されている。レート判定部505は、そのような閾値を用い、図3に示す制御手順と同内容の手順で、受信品質測定部504にて測定された受信品質と定められた状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0056】
即ち、本実施の形態2では、ベースバンド処理前の受信信号電力と受信電界強度との比から算出される受信品質をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。これによって、フェージングノイズに加え、伝送路を複数の利用者が共通に使用し、利用者間の干渉が発生する移動体通信の受信環境に適応することができる。
【0057】
以上のように、実施の形態2によれば、受信信号の受信品質の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすい通信環境に適応してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0058】
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図6では、実施の形態2(図5)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
【0059】
図6に示すように、実施の形態3に係る受信装置では、実施の形態2(図5)に示した構成において、平均値演算部605,606と選択部607とが追加され、それに伴いレート判定部505に代えてレート判定部608が設けられている。
【0060】
平均値演算部605は、ベースバンド部103にて得られる受信信号電力の一定の期間における移動平均値を算出する。平均値演算部606は、受信品質測定部504にて測定された受信品質の一定の期間における移動平均値を算出する。選択部607は、平均値演算部605,606の一方が出力する移動平均値を受信環境に応じて選択し、それをいずれが選択されたかを示す選択状態情報と共にレート判定部608に出力する。
【0061】
レート判定部608では、図3に示す閾値P4,P2,P1が受信信号電力の移動平均値、受信品質の移動平均値に対する閾値として、それぞれ適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1は、受信信号電力又は受信品質の移動平均値による評価を行う上で適切に設定されている。
【0062】
レート判定部608は、そのような閾値を用い図3に示す制御手順と同内容の手順で、選択部607が選択した移動平均値と選択部607から入力される選択状態情報に従い選択した状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0063】
即ち、本実施の形態3では、受信信号電力の移動平均値と、受信信号電力と受信電界強度との比から算出される受信信号の受信品質の移動平均値とのいずれか一方をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。
【0064】
これによって、フェージングノイズに加え、伝送路を複数の利用者が共通に使用し、利用者間の干渉が発生する移動体通信の受信環境に適応でき、また、受信信号電力又は受信品質の変動が大きい受信環境にも適応することができる。
【0065】
以上のように、実施の形態3によれば、受信信号電力の移動平均値又は受信品質の移動平均値の推移に応じてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。また、フェージングノイズに加え、干渉の発生しやすく、受信品質の変動が大きい通信環境に適用してA/Dコンバータのサンプリング動作を制御することができる。
【0066】
なお、平均値演算部605、606のどちらか一方を省略し、受信信号電力と受信品質のいずれか一方の移動平均値を常に評価値として用いてA/Dコンバータのサンプリング動作を制御するように構成としてもよい。同様の効果がえられる。
【0067】
(実施の形態4)
図7は、本発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図7では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
【0068】
図7に示すように、実施の形態4に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、タイミング制御部704と頻度測定部705とが追加され、それに伴いレート判定部104に代えてレート判定部706が設けられている。
【0069】
ベースバンド部103は、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動に追従し、受信機の動作タイミングを制御する機能を備えている。その受信タイミング制御情報がタイミング制御部704と頻度測定部705とに与えられる。
【0070】
タイミング制御部704は、ベースバンド部103から入力される受信タイミング制御情報に従い、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKを計数し、計数したタイミング信号TIMを出力端子TIM707から外部に出力する。後段の各機能部は、このタイミング信号TIMを基準として動作し、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングに追従し、信号の受信動作の制御を行っている。
【0071】
頻度測定部705は、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに基づき、ベースバンド部103から入力される受信タイミング制御情報の更新情報を測定し、レート判定部706に出力する。
【0072】
レート判定部706では、図3に示した閾値P4,P2,P1が受信タイミング制御情報の更新頻度に対する閾値として適切に設定されている。また、状態遷移閾値N4,N2h,N2l,N1も同様に受信タイミング制御情報の更新頻度による評価を行う上で適切に設定されている。
【0073】
レート判定部706は、そのような閾値を用い、図3に示す制御手順と同内容の手順で、頻度測定部705にて測定された受信タイミング制御情報の更新頻度とサンプリングレート毎に定められた状態遷移閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行い、判定結果をクロック制御部105に出力する。
【0074】
即ち、本実施の形態4では、ベースバンド処理における受信タイミング制御情報の更新頻度をA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する際の評価値として用いるようにしている。
【0075】
これによって、フェージングノイズによる受信信号の同期タイミングの変動とその頻度に応じてA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御することができるので、受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0076】
なお、図7に示した構成において、実施の形態1〜3(図1、図5、図6)で示したベースバンド部103が発生する受信信号電力と実施の形態2,3(図5、図6)で示した受信品質測定部504が測定した受信品質との双方又は一方と、本実施の形態4(図7)にて示す頻度測定部705が測定した受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれかを選択し、それを選択状態を示す選択状態情報と共にレート判定部706に与えてA/Dコンバータ102のサンプリング動作を制御する構成としてもよい。その際、レート判定部706における一定の閾値は受信信号電力、受信品質、受信タイミング制御情報の更新頻度のそれぞれで適切に設定する。
【0077】
(実施の形態5)
図8は、本発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図8では、実施の形態1(図1)に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態5に関わる部分を中心に説明する。
【0078】
図8に示すように、実施の形態5に係る受信装置では、実施の形態1(図1)に示した構成において、バッファ803と補間部804とが追加されている。バッファ803は、A/Dコンバータ102にてサンプリングされたディジタル信号を一定数記憶するようになっている。それを補間部804に出力する。
【0079】
補間部804は、レート判定部104の出力(評価値)に基づき、バッファ803に記憶されたディジタル信号とA/Dコンバータ102にてサンプリングされた現時刻におけるディジタル信号とを用いてサンプリング点間にディジタル信号を内挿補間することを、外部からクロック入力端子106に入力される動作クロックCLKに従って行うようになっている。
【0080】
以下、図8、図9を用いて、上記の構成を有する受信装置の動作について説明する。なお、図9は、図8に示す補間部804が行う内挿補間動作を説明する図である。
【0081】
A/Dコンバータ102は、クロック制御部105にて制御された所定周波数の動作クロックCLKによってサンプリング動作を行っている。その結果、レート判定部104及びクロック制御部105が低サンプリングレートによる動作制御状態にあるときは、低サンプリングレートにおけるサンプリング間隔の間の高サンプリングレートによるサンプリング値が欠落することが起こる。
【0082】
バッファ803には、A/Dコンバータ102のサンプリング値が一定数記憶すされる。補間部804は、バッファ803に記憶された過去一定数のサンプリング値と現時刻におけるサンプリング値とを用い、未来又は過去の低サンプリングレートでサンプリングすることで欠落した高サンプリングレートにおけるサンプリング値の内挿補間を行う。
【0083】
図9では、レート判定部104がA/Dコンバータ102を2倍オーバーサンプリングで動作する制御状態にあり、現在のサンプリング値901と過去2点のサンプリング値902,903との計3点のサンプリング値を用い、過去2点のそれぞれについて、4倍オーバーサンプリングにおけるサンプリング値904,905の内挿補間を行う様子を示している。
【0084】
ベースバンド部103は、このように補償されたサンプリング値を用いることで、低サンプリングレート動作においても高サンプリングレート動作と同様の受信信号の同期タイミングの補足、追従動作を行うことができる。
【0085】
以上のように、本実施の形態5によれば、低サンプリングレート動作状態において欠落する高サンプリングレートにおけるサンプリング値を補償することができるので、低消費電力である低サンプリングレート動作状態においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【0086】
なお、本実施の形態5(図8)では、実施の形態1(図1)への適用例を示したが、実施の形態2(図5)、実施の形態3(図6)及び実施の形態4(図7)にも同様に適用できることは言うまでもない。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、A/Dコンバータのサンプリングレートを受信環境に応じて制御することができるので、高サンプリングレート動作が要求される通信環境においても受信性能を著しく劣化させることなく、かつ効率的に受信装置の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図2】図1に示すA/Dコンバータのサンプリング動作を説明する図
【図3】図1に示すレート判定部が図1に示すA/Dコンバータのサンプリングレートを決定する判定動作を説明するフローチャート
【図4】図1に示すベースバンド部にて得られる受信信号電力の時刻推移と図1に示すレート判定部にて用いる閾値との関係を説明する図
【図5】本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図9】図8に示す補間部が行う内挿補間動作を説明する図
【符号の説明】
101 アナログ受信部
102 A/Dコンバータ
103 ベースバンド部
104,505,608,706 レート判定部
105 クロック制御部
504 受信品質測定部
605,606 平均値演算部
607 選択部
704 タイミング制御部
705 頻度測定部
803 バッファ
804 補間部
Claims (7)
- 受信アナログ信号をサンプリング及び量子化してディジタル信号に変換するA/Dコンバータと、前記変換されたディジタル信号をベースバンド処理するベースバンド処理手段と、前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行うレート判定手段と、前記A/Dコンバータに供給する所定周波数の動作クロックを、前記レート判定手段の判定結果に従い、基本周波数の動作クロックから生成するクロック制御手段と、を具備することを特徴とする受信装置。
- 前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信品質とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う、ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
- 前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と前記受信品質測定手段にて測定された受信品質とのいずれか一方の一定の期間における平均値を算出する平均値演算手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記平均値演算手段が算出した平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う、ことを特徴とする請求項2記載の受信装置。
- 前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力の一定の期間における平均値を算出する第1平均値演算手段と、前記受信品質測定手段にて測定された受信品質の一定の期間における平均値を算出する第2平均値演算手段と、前記第1平均値演算手段が算出した平均値と前記第2平均値演算手段が算出した平均値とのいずれか一方を受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段が出力する平均値とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う、ことを特徴とする請求項2記載の受信装置。
- 前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段、を具備し、前記レート判定手段は、前記受信タイミング制御情報の更新頻度とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う、ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
- 前記ベースバンド処理手段にて測定された受信信号電力と外部で測定された受信電界強度との比である受信品質を測定する受信品質測定手段と、前記ベースバンド処理手段にて得られる受信タイミング制御情報の更新頻度を測定する頻度測定手段と、前記受信信号電力と前記受信品質と前記受信タイミング制御情報の更新頻度とのいずれかを受信状況に応じて選択する選択手段と、を具備し、前記レート判定手段は、前記選択手段の出力とサンプリングレート毎に定められた閾値とを比較し、現サンプリングレートの判定を行う、ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
- 前記A/Dコンバータが出力するディジタル信号を一定数記憶するバッファと、前記記憶されたディジタル信号と前記A/Dコンバータが出力する現時刻におけるディジタル信号とを用いてサンプリング点間に前記レート判定手段の出力を参照してディジタル信号を内挿補間し、前記ベースバンド処理手段に出力する補間手段と、を具備することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の受信装置。
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