JP2007116621A - Wireless communication apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless communication apparatus which obtains high-performance AGC at a low cost with a simple constitution and ensures stable receiving condition under various environments. <P>SOLUTION: An apparatus for UWB communication using a pulse signal, which is otherwise very difficult to attain AGC, comprises a correlator 130 that outputs a correlation signal by despreading the output signal of a variable gain amplifier, a voltage comparator 140 that outputs a pulse signal by comparing the voltage of the correlation signal with a predetermined threshold voltage, and a signal processing unit 150 that outputs digital data based on the pulse signal and feedbacks the threshold voltage to the voltage comparator. The signal processing unit 150 controls to decrease the threshold voltage when the pulse signal is not detected, and controls to increase the threshold voltage when erroneous detection of the pulse signal occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は,通信装置間でパルス波を用いた無線通信を行う無線通信装置にかかり,特に,通信装置間でUWB(Ultra_Wide_Band:超広帯域)方式による無線通信を行う無線通信装置に関する。   The present invention relates to a wireless communication apparatus that performs wireless communication using a pulse wave between communication apparatuses, and more particularly to a wireless communication apparatus that performs wireless communication using a UWB (Ultra_Wide_Band) method between communication apparatuses.

無線通信において,アンテナから送信された電磁波は,受信するまでに空間伝搬による損失が生じる。この空間伝搬損失は,距離をd,波長をλとしたとき,(4πd/λ)で表されるが,実際の使用環境下では,山,ビル,天井,壁等の複雑な形状,位置関係および材質等により様々な値をとる。また,気象の変化,周囲の車や人の移動,通信機器自体の移動等により,絶えず変化している。安定な通信状態を保つためには,受信電界レベルに応じて低雑音増幅器(Low Noise Amplifier:LNA)の利得を変化させ,A/D変換回路や復調回路の入力レベルを一定にするAGC(Automatic_Gain_control)回路を使う必要がある(例えば,特許文献1参照。)。 In wireless communication, an electromagnetic wave transmitted from an antenna has a loss due to spatial propagation before being received. This spatial propagation loss is expressed as (4πd / λ) 2 when the distance is d and the wavelength is λ. However, in an actual usage environment, the complex shape and position of a mountain, building, ceiling, wall, etc. It takes various values depending on the relationship and material. Moreover, it is constantly changing due to changes in weather, movement of surrounding cars and people, movement of communication equipment itself, and the like. In order to maintain a stable communication state, the gain of a low noise amplifier (Low Noise Amplifier: LNA) is changed in accordance with the received electric field level, and the AGC (Automatic_Gain_control) that makes the input level of the A / D conversion circuit and demodulation circuit constant. It is necessary to use a circuit (for example, refer to Patent Document 1).

図8に一般的な無線通信装置を示す。この無線通信装置300は,信号を受信するアンテナ310と,受信信号の利得を可変増幅する利得可変増幅器320と,局部発振器330で生成した周波数と利得可変増幅器320の出力信号との周波数混合を行うミキサ340と,ミキサ340からの出力信号を増幅するIF増幅器350と,IF増幅器350の出力信号をA/D変換して信号処理する信号処理部360と,IF増幅器350の出力信号を検波する検波器370と,利得可変増幅器320に対して利得制御電圧をフィードバックするフィードバック回路380と,を備えて構成されている。   FIG. 8 shows a general wireless communication apparatus. The wireless communication apparatus 300 performs frequency mixing of an antenna 310 that receives a signal, a variable gain amplifier 320 that variably amplifies the gain of the received signal, and a frequency generated by the local oscillator 330 and an output signal of the variable gain amplifier 320. Mixer 340, IF amplifier 350 that amplifies the output signal from mixer 340, signal processing unit 360 that performs A / D conversion on the output signal of IF amplifier 350, and detection that detects the output signal of IF amplifier 350 And a feedback circuit 380 that feeds back a gain control voltage to the variable gain amplifier 320.

かかる一般的な無線通信装置300では,搬送波(Carrier)に連続波(Continuos_wave)を使用しており,また,変調後の周波数帯域も比較的狭帯域であるため,受信機側で必要帯域だけをフィルタで抽出し,ダイオード等で検波することで受信電界レベルを高精度に検出することができる。AGC回路は,その値を利得可変増幅器320にフィードバックさせることで実現している。   In such a general wireless communication apparatus 300, a continuous wave (Continuos_wave) is used for a carrier wave, and the frequency band after modulation is also a relatively narrow band. By extracting with a filter and detecting with a diode or the like, the received electric field level can be detected with high accuracy. The AGC circuit is realized by feeding back the value to the variable gain amplifier 320.

特開平11−98055号公報JP-A-11-98055

しかし,1ナノ秒以下(数百ピコ秒程度)の極めて短いパルスを使用し,パルスの位置またはパルスの振幅を伝送データによって変調するUWB方式においては,従来方式による受信電界レベルの検出は非常に難しい。その理由としては,搬送波(Carrier)が無く,時間的に電力が分散しており,伝送データの有無や並びによる受信電界レベルの検出誤差が大きくなることが挙げられる。また,FCC(Federal_Communication_commission:アメリカ連邦通信委員会)のスペクトルマスク規定が−41.3dBm/MHz以下と非常に低く,周波数帯域も3.1GHZから10.6GHZと超広帯域であるため,雑音や他の通信システムの影響を受けやすいことも検出誤差を大きくする要因となっている。   However, in the UWB system that uses extremely short pulses of 1 nanosecond or less (several hundreds of picoseconds) and modulates the position of the pulse or the amplitude of the pulse according to the transmission data, the detection of the received electric field level by the conventional system is very difficult. The reason is that there is no carrier wave and power is dispersed over time, and the detection error of the received electric field level due to the presence and arrangement of transmission data increases. In addition, the FCC (Federal_Communication_commission) spectrum mask specification is very low at -41.3 dBm / MHz or less, and the frequency band is 3.1 GHz to 10.6 GHz, so it is very wide. Being easily affected by the communication system is a factor that increases the detection error.

本発明は,従来の無線通信装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,AGCを実現するのが非常に難しいパルスを使ったUWB通信装置において,簡易な構成により安価で高性能なAGCを実現することができ,様々な環境下で安定した受信状態を確保することの可能な,新規かつ改良された無線通信装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of conventional wireless communication apparatuses, and an object of the present invention is to provide a simple configuration in a UWB communication apparatus using pulses that are very difficult to realize AGC. Therefore, it is possible to provide a new and improved wireless communication apparatus that can realize an inexpensive and high-performance AGC and can ensure a stable reception state in various environments.

上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,無線通信装置が提供される。本発明の無線通信装置は,受信信号の利得を増幅する利得増幅器と,前記利得増幅器の出力信号を逆拡散して相関信号を出力する相関器と,前記相関信号を所定の閾値電圧で電圧比較し,パルス信号を出力する電圧比較器と,前記パルス信号に基づいて,ディジタルデータを出力するとともに,前記電圧比較器に対し閾値電圧をフィードバックする信号処理部と,を備え,前記信号処理部は,前記パルス信号に基づいて通信状態の異常を検知した場合に,前記閾値電圧を変化させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a wireless communication device is provided. A radio communication apparatus according to the present invention includes a gain amplifier that amplifies a gain of a received signal, a correlator that despreads the output signal of the gain amplifier and outputs a correlation signal, and compares the correlation signal with a predetermined threshold voltage. A voltage comparator that outputs a pulse signal; and a signal processing unit that outputs digital data based on the pulse signal and that feeds back a threshold voltage to the voltage comparator, the signal processing unit comprising: The threshold voltage is changed when an abnormal communication state is detected based on the pulse signal.

かかる無線通信装置によれば,パルス信号に基づいて通信状態の異常を検知した場合に,電圧比較器の閾値電圧を変化させるようにフィードバック制御する。例えば,前記パルス信号の未検出(抜け)が生じた場合に,前記閾値電圧を下げるように制御することができ,また,前記パルス信号の誤検出が生じた場合に,前記閾値電圧を上げるように制御することができる。これにより,通信状態に異常が生じても,パルス信号からディジタルデータを正確に出力することが可能となる。このようにして,AGCを実現するのが非常に難しいパルスを使ったUWB通信装置において,簡易な構成により安価で高性能なAGCを実現することができ,様々な環境下で安定した受信状態を確保することが可能となる。   According to such a wireless communication device, feedback control is performed so as to change the threshold voltage of the voltage comparator when an abnormality in the communication state is detected based on the pulse signal. For example, the threshold voltage can be controlled to be lowered when the pulse signal is not detected (missed), and the threshold voltage is raised when the pulse signal is erroneously detected. Can be controlled. As a result, even if an abnormality occurs in the communication state, digital data can be accurately output from the pulse signal. In this way, in a UWB communication device using pulses that are very difficult to realize AGC, an inexpensive and high-performance AGC can be realized with a simple configuration, and a stable reception state in various environments. It can be secured.

また,上記無線通信装置において,前記相関器は,自己相関サイドローブまたは相互相関の悪いポイントが自己相関値と自己相関値の中間になるように拡散符号を調整選択するようにしてもよい。かかる構成によれば,パルス信号の未検出(抜け)やパルス信号の誤検出を,パイロット信号として,正常なパルス信号の中間に発生するようにすることが可能である。このようにして,正常なパルス信号と異常な信号とを明確に区別することができる。   In the wireless communication apparatus, the correlator may adjust and select the spreading code so that the autocorrelation side lobe or the point with poor cross-correlation is between the autocorrelation value and the autocorrelation value. According to such a configuration, it is possible to cause undetected (missing) of a pulse signal or erroneous detection of a pulse signal to occur as a pilot signal in the middle of a normal pulse signal. In this way, a normal pulse signal and an abnormal signal can be clearly distinguished.

また,前記電圧比較器は,前記相関信号をディジタル的に積分するようにしてもよい。UWB通信では電力が時間的に分散しているため,相関信号をアナログ的に積分すると誤差が大きくなってしまう。そこで,相関信号をディジタル的に積分することで誤差を低減することが可能である。   The voltage comparator may digitally integrate the correlation signal. In UWB communication, power is temporally dispersed, so that the error increases when the correlation signal is integrated in an analog manner. Therefore, it is possible to reduce the error by digitally integrating the correlation signal.

前記信号処理部は,前記パルス信号に基づいて,前記利得増幅器に対し利得増幅電圧をフィードバックすることも可能である。閾値電圧だけでなく,増幅器の利得制御も行うことで,より広いダイナミックレンジを確保する必要があるUWB通信システムにも対応が可能となる。   The signal processing unit can also feed back a gain amplification voltage to the gain amplifier based on the pulse signal. By controlling not only the threshold voltage but also the gain of the amplifier, it is possible to cope with a UWB communication system that needs to ensure a wider dynamic range.

以上のように,本発明によれば,AGCを実現するのが非常に難しいパルスを使ったUWB通信装置において,簡易な構成により安価で高性能なAGCを実現することができ,様々な環境下で安定した受信状態を確保することが可能となる。このようにして,UWB(Ultra_Wide_Band)技術を用いた無線受信装置において,絶えず変化する空間伝搬損失に対して安定な通信状態を維持するためのAGC(Automatic_Gain_Control:自動利得制御)を高精度かつ簡易に実現することができ,UWB受信装置の基本性能を大きく向上させることができる。   As described above, according to the present invention, an inexpensive and high-performance AGC can be realized with a simple configuration in a UWB communication apparatus using a pulse that is very difficult to realize AGC. Thus, a stable reception state can be ensured. In this way, in a radio receiver using UWB (Ultra_Wide_Band) technology, AGC (Automatic_Gain_Control) for maintaining a stable communication state against a constantly changing spatial propagation loss can be performed with high accuracy and simplicity. The basic performance of the UWB receiver can be greatly improved.

以下に添付図面を参照しながら,本発明にかかる無線通信装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of a wireless communication apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
図1は,第1の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示す説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a wireless communication apparatus according to the first embodiment.

本実施形態にかかる無線通信装置100は,図1に示したように,信号を受信するアンテナ100と,受信信号の利得を可変増幅する利得可変増幅器120と,受信信号から相関信号を出力する相関器130と,相関信号を所定の閾値電圧と比較してパルス信号を出力する電圧比較器(A/D変換器)140と,パルス信号を処理してデータを出力する信号処理部150と,を備えて構成されている。なお図1では,本実施形態に特徴的な部分である受信側を中心に示しており,無線通信装置100の構成要素のすべてを示したものではないことは言うまでもない。   As shown in FIG. 1, the radio communication apparatus 100 according to the present embodiment includes an antenna 100 that receives a signal, a variable gain amplifier 120 that variably amplifies the gain of the received signal, and a correlation that outputs a correlation signal from the received signal. A comparator 130, a voltage comparator (A / D converter) 140 that compares the correlation signal with a predetermined threshold voltage and outputs a pulse signal, and a signal processor 150 that processes the pulse signal and outputs data. It is prepared for. In FIG. 1, the receiving side, which is a characteristic part of the present embodiment, is mainly shown, and it goes without saying that not all the components of the wireless communication device 100 are shown.

本実施形態に特徴的な構成要素である相関器130,電圧変換器140,および信号処理部150について,さらに詳述する。   The correlator 130, the voltage converter 140, and the signal processing unit 150, which are characteristic components of this embodiment, will be described in further detail.

(相関器130)
本実施形態では,後述するように,仮に受信信号の誤検出が発生した場合でも,自己相関値と次の自己相関値の中間付近で誤検出するように制御する必要がある。誤検出が発生したタイミングによっては,後段の信号処理部150において,誤検出か否かの判断が不可能になるためである。そこで,本実施形態では,相関器130において,自己相関サイドローブまたは相互相関の悪いポイントが自己相関値と自己相関値の中間付近になるように拡散符号を調整選択し,パイロット信号として必ず誤検出が中間に発生するように制御するものとする。なお,かかる制御を行うことの利点については,さらに後述する。
(Correlator 130)
In this embodiment, as will be described later, it is necessary to perform control so that erroneous detection occurs in the vicinity of the middle between the autocorrelation value and the next autocorrelation value even if an erroneous detection of the received signal occurs. This is because, depending on the timing at which the erroneous detection occurs, it becomes impossible for the signal processing unit 150 in the subsequent stage to determine whether or not the erroneous detection has occurred. Therefore, in the present embodiment, the correlator 130 adjusts and selects the spread code so that the autocorrelation side lobe or the point with poor cross-correlation is in the vicinity of the middle of the autocorrelation value and the autocorrelation value, so Is controlled to occur in the middle. The advantages of performing such control will be further described later.

(電圧変換器140)
本実施形態では,電圧変換器140の検波方式にも顕著な特徴を有する。図2は,従来の一般的な検波方式と,本実施形態にかかる検波方式との違いをイメージとして示した説明図である。
(Voltage converter 140)
In the present embodiment, the detection method of the voltage converter 140 has a remarkable feature. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the difference between the conventional general detection method and the detection method according to the present embodiment as an image.

図2(a)に示した搬送波を使う一般的な無線通信方式では,常時電流が流れているため,簡単なアナログ検波回路により精度良く受信電力を積分することができる。一方,図2(b)のUWB通信では電力が時間的に分散しているため,アナログ的に積分すると誤差が大きくなってしまう。そこで本実施形態では,電圧変換器140において,アナログからディジタルへ変換後の出力を,ディジタル的に積分することで受信電力を検出している。   In the general wireless communication system using the carrier wave shown in FIG. 2A, since a current always flows, the received power can be integrated with high accuracy by a simple analog detection circuit. On the other hand, in the UWB communication shown in FIG. 2B, the power is temporally dispersed, so that the error increases when integrated in an analog manner. Therefore, in this embodiment, the voltage converter 140 detects the received power by digitally integrating the output after conversion from analog to digital.

(信号処理部150)
信号処理部150は,パルス信号に基づいて通信状態の異常を検知した場合に,前記閾値電圧を変化させる。すなわち,信号処理部150は,通信状態の異常を検知した場合に,電圧比較器140に閾値電圧をフィードバックする。
(Signal processing unit 150)
The signal processing unit 150 changes the threshold voltage when detecting an abnormality in the communication state based on the pulse signal. That is, the signal processing unit 150 feeds back the threshold voltage to the voltage comparator 140 when an abnormality in the communication state is detected.

次いで,上記構成要素の出力信号について説明する。   Next, output signals of the above components will be described.

(1)安定な通信状態(図3)
図1において,符号(a),(b),(c)は,それぞれ利得可変増幅器120,相関器130,および電圧比較器140の出力信号を示す。図3は,図1に示した符号(a),(b),(c)点における出力信号の一例を示す説明図であり,特に,安定な通信状態の場合を示している。
(1) Stable communication state (Fig. 3)
In FIG. 1, symbols (a), (b), and (c) indicate output signals of the variable gain amplifier 120, the correlator 130, and the voltage comparator 140, respectively. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of output signals at the points (a), (b), and (c) shown in FIG. 1, and particularly shows the case of a stable communication state.

図3に示すように安定な通信状態では,アンテナ110で受信された受信信号(a)は,利得可変増幅器120で利得が可変増幅された後,相関器130に入力され,相関出力(b)が得られる。相関出力(b)は電圧比較器140に入力され,最適な閾値電圧でアナログ信号からディジタル信号に所望のビットのみが過不足無く変換される。   As shown in FIG. 3, in a stable communication state, the received signal (a) received by the antenna 110 is variably amplified by the variable gain amplifier 120 and then input to the correlator 130, and the correlation output (b). Is obtained. The correlation output (b) is input to the voltage comparator 140, and only a desired bit is converted from an analog signal to a digital signal with an optimum threshold voltage without excess or deficiency.

図3において閾値電圧T0は,電圧比較器140で用いられる閾値電圧を示す。図3の例では,相関出力(b)は,時刻t11〜t15のそれぞれにおいて閾値電圧T0を上回る。ディジタル信号(c)は,この時刻t11〜t15の相関出力に対応してパルス信号が形成されたものである。   In FIG. 3, a threshold voltage T0 indicates a threshold voltage used in the voltage comparator 140. In the example of FIG. 3, the correlation output (b) exceeds the threshold voltage T0 at each of the times t11 to t15. The digital signal (c) is obtained by forming a pulse signal corresponding to the correlation output at times t11 to t15.

(2)不安定な通信状態(図4)
図4は,図1に示した符号(a),(b),(c)点における出力信号の他の一例を示す説明図であり,特に,通信状態が不安定であり,通信エラーが生じている場合を示している。
(2) Unstable communication status (Fig. 4)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing another example of the output signal at the points (a), (b), and (c) shown in FIG. 1. In particular, the communication state is unstable and a communication error occurs. Shows the case.

図4において,通信状態が安定していれば,時刻t21,t23,t24,t25,t27にてパルス信号が出力される。しかしながら,通信状態が不安定であることから,閾値電圧(1)T1では電圧が高い。このため,時刻t24,t27においてパルス信号を出力できず,所望のビットに抜けが生じる(破線部分)。   In FIG. 4, if the communication state is stable, a pulse signal is output at times t21, t23, t24, t25, and t27. However, since the communication state is unstable, the threshold voltage (1) T1 is high. For this reason, a pulse signal cannot be output at times t24 and t27, and a desired bit is missing (broken line portion).

一方,閾値電圧(2)T2では電圧が低い。このため,時刻t22,t26において,本来パルス信号を出力すべきでない時点でパルス信号を出力してしまう(破線部分)。これは,雑音や相互相関値を誤検出することに起因するものである。   On the other hand, the voltage is low at the threshold voltage (2) T2. For this reason, at times t22 and t26, a pulse signal is output at the time when the pulse signal should not be output (dashed line portion). This is due to erroneous detection of noise and cross-correlation values.

本実施形態では,これらの通信エラーの特徴を積極的に利用し,通信状態が不安定であっても安定した受信状態を確保することの可能なAGC回路を実現する。すなわち,信号処理部150においてディジタル出力(1)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階下げる。ディジタル出力(2)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階上げる。この基本動作を繰り返すことにより,いかなる受信電界レベルにおいても,図3の安定通信状態に収束するAGC回路が実現可能となる。   In the present embodiment, an AGC circuit capable of ensuring a stable reception state even if the communication state is unstable is realized by actively utilizing the characteristics of these communication errors. That is, when the signal processing unit 150 detects the state of the digital output (1), the threshold voltage is lowered by one step. When the state of the digital output (2) is detected, the threshold voltage is increased by one step. By repeating this basic operation, it is possible to realize an AGC circuit that converges to the stable communication state of FIG. 3 at any received electric field level.

以上,本実施形態の構成について説明した。次いで,本実施形態の動作について説明する。   The configuration of this embodiment has been described above. Next, the operation of this embodiment will be described.

(第1の実施形態の動作)
図5は,本実施形態にかかる閾値電圧を制御するアルゴリズムを示すフローチャートである。以下に,図5を参照しながら,本実施形態の動作について説明する。
(Operation of the first embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing an algorithm for controlling the threshold voltage according to the present embodiment. The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG.

まず,初期閾値電圧(Vth)および閾値電圧増分(ΔV)を設定する(ステップS102)。その後,以下の閾値電圧の制御ループに入る。   First, an initial threshold voltage (Vth) and a threshold voltage increment (ΔV) are set (step S102). Thereafter, the control loop of the following threshold voltage is entered.

まず,信号処理部150においてエラー判定を行う(ステップS104)。信号処理部150においてデータ抜けを検出した場合,すなわち,図4(c)のディジタル出力(1)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階下げる(ステップS106)。このときVth=Vth−ΔVが実行される。   First, error determination is performed in the signal processing unit 150 (step S104). When data loss is detected in the signal processing unit 150, that is, when the state of the digital output (1) in FIG. 4C is detected, the threshold voltage is lowered by one level (step S106). At this time, Vth = Vth−ΔV is executed.

一方,信号処理部150においてデータを誤検出した場合,すなわち,図4(c)のディジタル出力(2)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階上げる(ステップS108)。このときVth=Vth+ΔVが実行される。   On the other hand, when the signal processing unit 150 erroneously detects data, that is, when the state of the digital output (2) in FIG. 4C is detected, the threshold voltage is increased by one step (step S108). At this time, Vth = Vth + ΔV is executed.

以上の基本動作を繰り返すことにより,いかなる受信電界レベルにおいても,図3の安定通信状態に収束するAGC回路が実現可能となる。   By repeating the above basic operation, it is possible to realize an AGC circuit that converges to the stable communication state of FIG. 3 at any received electric field level.

(第1の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,不安定な通信状態の場合など,いかなる受信電界レベルにおいても,安定通信状態に収束するAGC回路が実現可能となる。
(Effects of the first embodiment)
As described above, according to this embodiment, it is possible to realize an AGC circuit that converges to a stable communication state at any received electric field level, such as in an unstable communication state.

(第2の実施形態)
図6は,第1の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示す説明図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the wireless communication apparatus according to the first embodiment.

本実施形態にかかる無線通信装置200は,図6に示したように,信号を受信するアンテナ210と,受信信号の利得を可変増幅する利得可変増幅器220と,受信信号から相関信号を出力する相関器230と,相関信号を所定の閾値電圧と比較してパルス信号を出力する電圧比較器(A/D変換器)240と,パルス信号を処理してデータを出力する信号処理部250と,を備えて構成されている。   As shown in FIG. 6, the radio communication apparatus 200 according to the present embodiment includes an antenna 210 that receives a signal, a variable gain amplifier 220 that variably amplifies the gain of the received signal, and a correlation that outputs a correlation signal from the received signal. 230, a voltage comparator (A / D converter) 240 that compares the correlation signal with a predetermined threshold voltage and outputs a pulse signal, and a signal processing unit 250 that processes the pulse signal and outputs data. It is prepared for.

本実施形態では,信号処理部250の機能に特徴を有する。この点について以下説明する。その他のアンテナ210,利得可変増幅器220,相関器230,および電圧比較器(A/D変換器)240については,第1の実施形態(図1)にかかるアンテナ110,利得可変増幅器120,相関器130,および電圧比較器(A/D変換器)140と実質的に同様であるので,重複説明を省略する。   This embodiment is characterized by the function of the signal processing unit 250. This point will be described below. The other antenna 210, variable gain amplifier 220, correlator 230, and voltage comparator (A / D converter) 240 are the antenna 110, variable gain amplifier 120, and correlator according to the first embodiment (FIG. 1). 130 and the voltage comparator (A / D converter) 140 are substantially the same as those in FIG.

本実施形態では,信号処理部250は,図6に示したように,利得可変増幅器220に対して,利得制御電圧をフィードバックする。すなわち,閾値電圧だけでなく,利得可変増幅器220の利得制御も行うことで,より広いダイナミックレンジを確保する必要があるUWB通信システムにも対応が可能となる。閾値電圧の制御によるAGCにおいて,閾値電圧が下限に達した場合は利得制御電圧を1段階変更し,利得を上げる。閾値電圧が上限に達した場合は利得制御電圧を1段階変更し,利得を下げる。利得変更後に再度エラー検出を実施し,閾値電圧が最適になるようにする。   In the present embodiment, the signal processing unit 250 feeds back a gain control voltage to the variable gain amplifier 220 as shown in FIG. That is, not only the threshold voltage but also the gain control of the variable gain amplifier 220 is performed, so that it is possible to cope with a UWB communication system that needs to ensure a wider dynamic range. In the AGC based on the threshold voltage control, when the threshold voltage reaches the lower limit, the gain control voltage is changed by one step to increase the gain. When the threshold voltage reaches the upper limit, the gain control voltage is changed by one step to lower the gain. After the gain change, error detection is performed again so that the threshold voltage becomes optimum.

以上,本実施形態の構成について説明した。次いで,本実施形態の動作について説明する。   The configuration of this embodiment has been described above. Next, the operation of this embodiment will be described.

(第2の実施形態の動作)
図7は,本実施形態にかかる閾値電圧を制御するアルゴリズムを示すフローチャートである。以下に,図7を参照しながら,本実施形態の動作について説明する。なお図7では,説明の簡略化のため,利得可変増幅器220の利得は,高,中,低の3段階に制御可能であるとして説明する。
(Operation of Second Embodiment)
FIG. 7 is a flowchart showing an algorithm for controlling the threshold voltage according to the present embodiment. The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, for simplification of description, it is assumed that the gain of the variable gain amplifier 220 can be controlled in three stages of high, medium, and low.

まず,初期閾値電圧(Vth)および閾値電圧増分(ΔV)を設定する(ステップS202)。その後,以下の閾値電圧の制御ループに入る。   First, an initial threshold voltage (Vth) and a threshold voltage increment (ΔV) are set (step S202). Thereafter, the control loop of the following threshold voltage is entered.

まず,信号処理部150においてエラー判定を行う(ステップS204)。信号処理部250においてデータ抜けを検出した場合,すなわち,図4(c)のディジタル出力(1)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階下げる(ステップS206)。このときVth=Vth−ΔVが実行される。   First, error determination is performed in the signal processing unit 150 (step S204). When the signal processor 250 detects missing data, that is, when the state of the digital output (1) in FIG. 4C is detected, the threshold voltage is lowered by one level (step S206). At this time, Vth = Vth−ΔV is executed.

さらに本実施形態では,閾値電圧Vthが下限に達していないかを判断する(ステップS208)。閾値電圧Vthが下限に達していない場合には,第1の実施形態と同様に,再びエラー判定(ステップS204)に戻る。一方,閾値電圧Vthが下限に達している場合には,以下のように利得の調整を行う。   Furthermore, in this embodiment, it is determined whether the threshold voltage Vth has reached the lower limit (step S208). If the threshold voltage Vth has not reached the lower limit, the process returns to the error determination (step S204) again as in the first embodiment. On the other hand, when the threshold voltage Vth reaches the lower limit, the gain is adjusted as follows.

現時点での利得=低である場合には(ステップS210),利得を1段階上げて利得=中とする(ステップS212)。また,現時点での利得=中である場合には(ステップS214),利得を1段階上げて利得=高とする(ステップS214)。ステップS214において現時点での利得が中でない場合,すなわち,現時点での利得が高の場合には,利得を調整せずに,再びエラー判定(ステップS204)に戻る。   If the current gain is low (step S210), the gain is increased by one level and the gain is set to medium (step S212). If the current gain is medium (step S214), the gain is increased by one step and the gain is set high (step S214). If the current gain is not medium in step S214, that is, if the current gain is high, the process returns to error determination (step S204) again without adjusting the gain.

以上,信号処理部250においてデータ抜けを検出した場合について説明した。一方,信号処理部250において誤検出を検知した場合,すなわち,図4(c)のディジタル出力(2)の状態を検出した場合は,閾値電圧を1段階上げる(ステップS218)。このときVth=Vth+ΔVが実行される。   The case where data loss is detected in the signal processing unit 250 has been described above. On the other hand, when false detection is detected in the signal processing unit 250, that is, when the state of the digital output (2) in FIG. 4C is detected, the threshold voltage is increased by one step (step S218). At this time, Vth = Vth + ΔV is executed.

さらに本実施形態では,閾値電圧Vthが上限に達していないかを判断する(ステップS220)。閾値電圧Vthが上限に達していない場合には,第1の実施形態と同様に,再びエラー判定(ステップS204)に戻る。一方,閾値電圧Vthが上限に達している場合には,以下のように利得の調整を行う。   Furthermore, in the present embodiment, it is determined whether the threshold voltage Vth has reached the upper limit (step S220). If the threshold voltage Vth has not reached the upper limit, the process returns to the error determination (step S204) again as in the first embodiment. On the other hand, when the threshold voltage Vth reaches the upper limit, the gain is adjusted as follows.

現時点での利得=高である場合には(ステップS222),利得を1段階下げて利得=中とする(ステップS224)。また,現時点での利得=中である場合には(ステップS226),利得を1段階下げて利得=低とする(ステップS228)。ステップS226において現時点での利得が中でない場合,すなわち,現時点での利得が低の場合には,利得を調整せずに,再びエラー判定(ステップS204)に戻る。   If the current gain is high (step S222), the gain is lowered by one step and the gain is set to medium (step S224). If the current gain is medium (step S226), the gain is lowered by one step to make the gain = low (step S228). If the current gain is not medium in step S226, that is, if the current gain is low, the process returns to error determination (step S204) again without adjusting the gain.

以上の基本動作を繰り返すことにより,いかなる受信電界レベルにおいても,図3の安定通信状態に収束するAGC回路が実現可能となる。さらに,閾値電圧の調整に応じてさらに利得も調整することで,ダイナミックレンジの広い完成度の高いAGC回路となる。   By repeating the above basic operation, it is possible to realize an AGC circuit that converges to the stable communication state of FIG. 3 at any received electric field level. Further, by adjusting the gain further in accordance with the adjustment of the threshold voltage, an AGC circuit having a wide dynamic range and a high completeness can be obtained.

(第2の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,図7に示すこれらのアルゴリズムを信号処理部250に組み込むことで,ダイナミックレンジの広い完成度の高いAGC回路となる。なお,本実施形態では,利得可変増幅器220の利得を高,中,低とかなり粗くしているが,閾値電圧の変更ステップを細かくすることで,安定した受信状態の確保は十分可能である。このことは,利得可変増幅器220の利得可変機能が簡易になるため,コストダウンにも大きく寄与する。
(Effect of 2nd Embodiment)
As described above, according to the present embodiment, by incorporating these algorithms shown in FIG. 7 into the signal processing unit 250, an AGC circuit having a wide dynamic range and a high degree of completeness can be obtained. In the present embodiment, the gain of the variable gain amplifier 220 is considerably roughened to high, medium, and low, but a stable reception state can be sufficiently ensured by making the threshold voltage change step fine. This greatly contributes to cost reduction because the variable gain function of the variable gain amplifier 220 is simplified.

以上,添付図面を参照しながら本発明にかかる無線通信装置の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the wireless communication apparatus according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば,以下のような応用例が考えられる。   For example, the following application examples can be considered.

(応用例1)
上記実施形態では,閾値電圧と利得の両方を制御する場合について説明したが,本発明はこれに限定されない。システムの要求条件によっては閾値電圧を固定し,利得の制御だけでAGCを構成する方法も考えられる。
(Application 1)
Although the case where both the threshold voltage and the gain are controlled has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this. Depending on the system requirements, a method may be considered in which the AGC is configured only by controlling the gain by fixing the threshold voltage.

(応用例2)
特開2004−104403号公報に示されるUWBのシステム構成では,データ変復調のため相関器が複数個存在する。このような場合でも本発明を各々の相関器に対して適用することで簡単にAGCが実現できる。各相関器の出力に対して最適な閾値電圧となるため,各相関器間のばらつきを無視することができ,良好な特性が得られる利点がある。
(Application example 2)
In the UWB system configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-104403, there are a plurality of correlators for data modulation / demodulation. Even in such a case, AGC can be easily realized by applying the present invention to each correlator. Since the threshold voltage is optimum for the output of each correlator, variations between the correlators can be ignored, and there is an advantage that good characteristics can be obtained.

(応用例3)
OOK(On_Off_Keying)のようなデータ変調の場合は,ディジタル出力が一定周期で出力されないため,本発明のAGC回路をそのまま使用することができない。この場合は,プリアンブルパターンに“1111”のような繰り返し固定パターンを挿入し,その期間内でAGCを収束させることで本発明が適用できる。
(Application 3)
In the case of data modulation such as OOK (On_Off_Keying), since the digital output is not output at a constant period, the AGC circuit of the present invention cannot be used as it is. In this case, the present invention can be applied by inserting a repeated fixed pattern such as “1111” into the preamble pattern and converging the AGC within that period.

(応用例4)
伝送速度がより高速なシステムの場合,図4のディジタル出力(b)のような所望ビット間の誤検出が信号処理部で高速すぎるため検出困難となることが考えられる。そのような場合には,プリアンブルパターンに“1010”のような繰り返し固定パターンを挿入し,見かけ上の速度を落とすことで誤検出の検出が可能となる。
(Application 4)
In the case of a system with a higher transmission speed, it is conceivable that erroneous detection between desired bits such as the digital output (b) in FIG. In such a case, erroneous detection can be detected by inserting a repetitive fixed pattern such as “1010” into the preamble pattern and reducing the apparent speed.

(応用例5)
上記第2の実施形態では,信号処理部250が利得可変増幅器220に対して,利得制御電圧をフィードバックする場合について説明した(図6)。本発明はかかる構成に限定されず,システム構成によっては,利得固定の増幅器の前段または後段にPINダイオード等を用いた減衰器を付加して,利得を可変することも可能である。
(Application example 5)
In the second embodiment, the case where the signal processing unit 250 feeds back the gain control voltage to the variable gain amplifier 220 has been described (FIG. 6). The present invention is not limited to such a configuration. Depending on the system configuration, the gain can be varied by adding an attenuator using a PIN diode or the like before or after the gain-fixed amplifier.

本発明は,通信装置間でパルス波を用いた無線通信を行う無線通信装置にかかり,特に,通信装置間でUWB(Ultra_Wide_Band:超広帯域)方式による無線通信を行う無線通信装置に関する。   The present invention relates to a wireless communication apparatus that performs wireless communication using a pulse wave between communication apparatuses, and more particularly to a wireless communication apparatus that performs wireless communication using a UWB (Ultra_Wide_Band) method between communication apparatuses.

第1の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus concerning 1st Embodiment. 従来の検波方法との対比を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows contrast with the conventional detection method. 安定通信状態時の電圧波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the voltage waveform at the time of the stable communication state. エラー検出時の電圧波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the voltage waveform at the time of error detection. 第1の実施形態にかかる閾値調整のアルゴリズムを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the algorithm of the threshold value adjustment concerning 1st Embodiment. 第2の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態にかかる閾値調整のアルゴリズムを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the algorithm of the threshold value adjustment concerning 2nd Embodiment. 従来の無線通信装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional radio | wireless communication apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100 無線通信装置
110 アンテナ
120 利得可変増幅器
130 相関器
140 電圧比較器(A/D変換器)
150 信号処理部
200 無線通信装置
210 アンテナ
220 利得可変増幅器
230 相関器
240 電圧比較器(A/D変換器)
250 信号処理部
T0,T1,T2 閾値電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Wireless communication apparatus 110 Antenna 120 Variable gain amplifier 130 Correlator 140 Voltage comparator (A / D converter)
150 Signal Processing Unit 200 Wireless Communication Device 210 Antenna 220 Variable Gain Amplifier 230 Correlator 240 Voltage Comparator (A / D Converter)
250 Signal processor T0, T1, T2 Threshold voltage

Claims (6)

受信信号の利得を増幅する利得増幅器と,
前記利得増幅器の出力信号を逆拡散して相関信号を出力する相関器と,
前記相関信号を所定の閾値電圧で電圧比較し,パルス信号を出力する電圧比較器と,
前記パルス信号に基づいて,ディジタルデータを出力するとともに,前記電圧比較器に対し閾値電圧をフィードバックする信号処理部と,
を備え,
前記信号処理部は,前記パルス信号に基づいて通信状態の異常を検知した場合に,前記閾値電圧を変化させることを特徴とする,無線通信装置。
A gain amplifier for amplifying the gain of the received signal;
A correlator that despreads the output signal of the gain amplifier and outputs a correlation signal;
A voltage comparator that compares the correlation signal with a predetermined threshold voltage and outputs a pulse signal;
A signal processing unit for outputting digital data based on the pulse signal and feeding back a threshold voltage to the voltage comparator;
With
The wireless communication device, wherein the signal processing unit changes the threshold voltage when detecting an abnormality in a communication state based on the pulse signal.
前記信号処理部は,前記パルス信号の未検出が生じた場合に,前記閾値電圧を下げることを特徴とする,請求項1に記載の無線通信装置。   The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit lowers the threshold voltage when the pulse signal is not detected. 前記信号処理部は,前記パルス信号の誤検出が生じた場合に,前記閾値電圧を上げることを特徴とする,請求項1または2に記載の無線通信装置。   The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit increases the threshold voltage when an erroneous detection of the pulse signal occurs. 前記相関器は,自己相関サイドローブまたは相互相関の悪いポイントが自己相関値と自己相関値の中間になるように拡散符号を調整選択することを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の無線通信装置。   The correlator adjusts and selects a spreading code so that an autocorrelation side lobe or a point having a poor cross-correlation is between the autocorrelation value and the autocorrelation value. The wireless communication device described. 前記電圧比較器は,前記相関信号をディジタル的に積分することでパルス信号を出力することを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信装置。
受信電力を検出している。
The radio communication apparatus according to claim 1, wherein the voltage comparator outputs a pulse signal by digitally integrating the correlation signal.
Received power is detected.
前記信号処理部は,前記パルス信号に基づいて,前記利得増幅器に対し利得増幅電圧をフィードバックすることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の無線通信装置。   The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit feeds back a gain amplification voltage to the gain amplifier based on the pulse signal.
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