JP2009094961A

JP2009094961A - 受信器およびトランシーバ

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Publication number: JP2009094961A
Application number: JP2007265718A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Minoya; 直志美濃谷; Mitsuru Shinagawa; 満品川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: JP4925993B2

Abstract

【課題】雑音の入力により不要な信号がデータ出力端子へ出力されることを抑制できる受信器またはトランシーバを提供する。
【解決手段】受信したパケットから搬送波を再生する搬送波再生部７と、再生された搬送波とパケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、データ信号を復調するデータ復調部６と、パケットの振幅を検波する検波器４と、所定の時間幅以下のパルス信号を検出するパルス検出回路３と、データ復調部６の出力信号を補正あるいはそのまま出力する反転補正回路２と、検波器４の出力信号を基にパルス検出回路３を起動し、データ復調部６の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、反転補正回路２にデータ復調部６の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、データ出力信号を出力するデータ出力期間制御回路１と、受信部に接続されている機器にデータ信号を出力するデータ出力回路５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起する電界を用いて情報の送受信を行う通信システムで用いる受信器およびトランシーバに関する。

携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間の情報通信として、コンピュータに電界通信トランシーバを接続して装着し、この電界通信トランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体を介して伝達させることによって、情報の送受信を行う方法が提案されている。

従来の電界通信システムの構成を図２０に示す。従来技術によるトランシーバＸとトランシーバＹにおいては、送信すべきデータを出力するとともに受信したデータが入力され、かつ、トランシーバＸ、トランシーバＹの送受信をコントロールする送受信切替信号を出力する端末１０８、２０８をそれぞれ備えている。

また、トランシーバＸ、トランシーバＹは、この端末から入力された送信データを変調して通信媒体に出力し、通信媒体からの信号を受信して復調した後に端末へ受信データを出力する。トランシーバＸ、トランシーバＹには、搬送波を出力するための発振器１０２、２０２と、送信データを搬送波で変調するための変調部１０６、２０６と、受信した信号から搬送波を再生するための搬送波再生部１０４、２０４と、再生された搬送波と受信した信号をもとにデータを再生する復調部１０６、２０６とを備えている。

こうした構成のトランシーバＸ、トランシーバＹにおいて、通信すべき信号を変復調するために、例えばＢＰＳＫ等の復調に同期検波を用いる方式を採用している。この復調方式では、例えばトランシーバＸの送信部１００の搬送波の位相と、トランシーバＹの受信部２０１の再生搬送波の位相とが１８０°ずれることがあるため、復調したデータのＨレベルとＬレベルが反転することがある。

特許文献１によれば、この反転現象を補正するために図２１に示す補正部１０７、２０７を設けている。また、この補正部１０７、２０７の動作を説明するタイミングチャートを図２２に示す。

パケット先頭に設けられたトランシーバＸの送信部１００の変調部１０３から搬送波が出力され、かつ、データが入力されていない搬送波のみの期間Ｗでは、トランシーバＹの復調部２０６の出力が一定となる。図２２では搬送波と再生搬送波の位相差が１８０°であり、復調部２０６の出力がＨレベルである場合（反転した場合）を記載している。補正部２０７では、データが入力されていない搬送波のみの期間Ｗにおいて、復調部２０６の出力をサンプリング回路３０１でサンプリングした結果である切替信号に基づいて、反転・非反転切換回路３００で復調部２０６の出力を補正する。具体的には、図２２では復調部出力が反転していることをサンプリング回路３０１により検知して、切替信号により反転・非反転切換回路３００を反転モードにして補正を行う。サンプリングのタイミングとなるサンプリング信号は、搬送波を受信して搬送波再生部２０４から出力される再生搬送波か、または受信した搬送波を検波した信号を遅延して生成される。

また、補正部２０７の出力にサンプリングするまでの不要な信号が出力されるのを防ぐために、スイッチ３０７によりサンプリング後かつ検波器３０２から信号が出力されなくなる期間（データ出力信号が入力されている期間）のみ反転・非反転切換回路３００の出力とデータ出力端子を接続する。スイッチ３０７の代わりに論理回路を用いてデータ出力信号が入力されている期間のみ反転・非反転切換回路３００の出力をデータ出力端子に出力することも可能である。
特開２００６−８１１１１

しかしながら、従来の技術においては、受信信号を検波する場合では、データ出力信号は検波器３０２の出力信号のみで生成されるため、搬送波と周波数が異なっていても大きな雑音が入力されると検波器出力が立上る。入力される雑音の周波数が搬送波と異なっている場合、搬送波再生部２０４で搬送波が再生できず復調部２０６から出力される不要な信号がデータ出力端子に出力される問題があった。

搬送波を受信して搬送波再生部２０４から出力される再生搬送波を検波する場合では、振幅の大きな雑音を受信して搬送波再生部２０４から誤って信号が出力されて検波器出力が出力されることがある。雑音によって搬送波再生部２０４から信号が出力された時では、搬送波再生部２０４からの信号と受信信号の周波数が異なる場合があり、復調部２０６から不要な信号が出力されてしまう。

また、この方法では搬送波再生部２０４に復調動作中常時出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）を使用することが困難なため、受信器自体の構成が限定される。特に微弱なＢＰＳＫ変調された信号から搬送波を再生する場合、データの変化点では信号振幅が極端に小さくなる。このため電圧制御発振器なしでは再生搬送波の振幅が小さくなり、復調したデータの変化点でジッタや雑音が出現し、端末でのデータの読み取りが妨げられてしまう。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、雑音の入力により不要な信号がデータ出力端子へ出力されることを抑制できる受信器またはトランシーバを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、前記パケットの振幅を検波する検波手段と、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出するパルス検出手段と、前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段を起動し、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力するデータ出力手段と、を備える。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記データ復調手段において、カットオフ周波数切替信号によりフィルタのカットオフ周波数を可変するカットオフ周波数可変フィルタを備え、前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されないことが特定されるまでは、前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を高く設定し、前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、データ復調に備えて前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を低く設定する。

また、請求項３に記載の本発明は、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号が十分な振幅を有することを検出して前記パケットが入力されている期間を抽出するパルス検出手段と、前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、前記パケット検出手段の出力信号を基に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記データ信号を出力するデータ出力手段と、を備える。

また、請求項４に記載の本発明は、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号が十分な振幅を有することを検出して前記パケットが入力されている期間を抽出するパケット検出手段と、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出するパルス検出手段と、前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段を起動し、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記データ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記データ信号を出力するデータ出力手段と、を備える。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項３または４において、前記データ復調手段において、カットオフ周波数切替信号によりフィルタのカットオフ周波数を可変するカットオフ周波数可変フィルタを備え、前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されないことが特定されるまでは、前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を高く設定し、前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、データ復調に備えて前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を低く設定する。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項３または５において、前記パケット検出手段が、第１のしきい値と前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号とを比較する第１の比較手段と、第２のしきい値と前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号とを比較する第２の信号比較手段と、前記第１と第２の信号比較手段の出力信号を比較して一致した場合に信号を出力する一致比較手段と、前記一致比較手段の出力信号をフィルタリングするフィルタ手段と、を備える。

また、請求項７に記載の本発明は、請求項１、２、４、５のいずれかにおいて、前記パルス検出手段は、前記検波手段の出力信号が入力されている期間はパルス検出動作を連続して行い、所定の時間幅以下のパルス信号が検出されたときに前記データ出力期間制御手段が前記データ出力信号の停止によりデータ出力手段の出力を停止させる。

また、請求項８に記載の本発明は、請求項１、２および４から７のいずれかにおいて、前記パルス検出手段は、前記検波手段の出力信号が入力されている期間はパルス検出動作を連続して行い、前記データ出力期間制御手段が前記パケット先頭の搬送波のみの期間を検出して前記反転補正とデータ出力動作を開始させる状態制御開始手段と、前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間を検出して、前記パケットの後尾における搬送波のみの期間の検出に備える信号を出力するデータパルス検知手段と、前記パケットの後尾の搬送波のみの期間を検出して前記データ出力を停止させるパケット後部検出手段と、を備える。

また、請求項９に記載の本発明は、請求項１、２および４から８のいずれかにおいて、前記搬送波再生手段が、搬送波再生開始信号により前記パケットから搬送波を再生する動作を開始し、前記搬送波再生開始信号が入力されない場合では搬送波と同じ周波数の信号を出力し、前記データ復調手段が、前記搬送波再生手段から出力される搬送波と同じ周波数の信号の同相および直交成分の同期検波、フィルタリング、２値化した信号をそれぞれ出力する直交データ復調手段であり、前記パルス検出手段が、前記直交データ復調手段の同相および直交成分の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出し、同相および直交成分の出力信号のいずれか一方でパルス信号が検出されなかった場合に前記搬送波再生手段に搬送波再生開始信号を出力して搬送波を再生する動作を開始させ、その後再びパルス信号が検出されなかった場合には前記データ出力期間制御手段にパルス信号が検出されなかったことを通知する二重化パルス検出手段、である。

また、請求項１０に記載の本発明は、請求項１〜９に記載の受信器を備えたトランシーバである。

本発明によれば、雑音の入力により不要な信号がデータ出力端子へ出力されることを抑制できる受信器またはトランシーバを提供することができる。

［発明の説明］
＜第１の実施の形態＞
図１に本発明にかかる第１の実施の形態の受信部の構成図を示す。同図では送信部と受信部の増幅・フィルタ部を記載していない。受信信号を搬送波再生部７に入力して再生した再生搬送波と受信信号をデータ復調部６で同期検波とフィルタリングおよび２値化してデータを再生する。データ反転補正・出力制御部１０では受信信号とデータ復調部６の出力信号から再生したデータの反転補正とデータ出力端子に再生したデータの出力を行う。搬送波再生部７は搬送波と同じ周波数の信号を出力する発振器を備えており、受信信号である搬送波または搬送波がデータで変調された信号から抽出した搬送波と発振器の出力信号を同期させて再生搬送波を作り出す。信号を受信していないときには、発振器の出力信号をそのまま出力する。

データ反転補正・出力制御部１０の検波器４では受信信号の振幅が所定の大きさを超えると検波信号を出力する。パルス検出回路３ではデータ復調部６出力に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を判別する動作を行う。パルス検出回路３は所定の時間を計時するタイマと立上り、立下り検出回路を有し、所定の時間内に立上りと立下りの両方が検出された場合には検出結果信号を出力する。パルスを検出する所定の時間（パルス検出期間）は搬送波再生部７で再生できる周波数範囲に基づいて設定される。データ出力期間制御回路１からのパルス検出開始信号によりパルス検出動作を開始し、動作が完了すると検出動作完了信号と検出結果信号をデータ出力期間制御回路１に出力する。検出開始信号が停止した場合にはパルス検出の停止とタイマ等の初期化を行う。

データ出力期間制御回路１では検波器４出力信号が入力されるとパルス検出開始信号をパルス検出回路３に出力する。この後パルス検出回路３からの検出動作完了信号が出力され検出結果信号が出力されなければデータ反転補正回路２へサンプリング信号を出力し、データ出力回路５へデータ開始信号を出力する。検波器４出力信号が停止した場合には、パルス検出開始信号とデータ開始信号を停止してパルス検出回路３の動作とデータ出力を停止させる。データ反転補正回路２ではサンプリング信号が入力されたタイミングでデータ復調部６出力の反転・非反転を検出し、この結果に応じてデータ復調部６出力の反転を補正して出力する。データ出力回路５ではデータ出力信号によりデータ反転補正回路２の出力信号をデータ出力端子に出力・停止する。

図２を用いてデータを反転補正する場合のデータ反転補正・出力制御部１０の動作を説明する。図２では図１に記載していない通信すべきデータに基づく信号を出力する別のトランシーバ（以下トランシーバＸと記述）の送信部から、図１に記載のトランシーバ（以下トランシーバＹと記述）の受信部にデータを含むパケットを伝送する場合を記載している。パケット先頭ではトランシーバＸの送信部では通信すべきデータを送信する前に搬送波のみを送信する。トランシーバＹの受信部では搬送波が入力される（図２（３））と検波器４から信号が出力される（図２（４））。この後、データ出力期間制御回路１からのパルス検出開始信号によりデータ復調部６出力信号のパルス検出動作を開始する。搬送波のみ入力されている期間Ｗでは図２の（５）に示すようにデータ復調部６からパルスは出力されない。パルス検出期間内にパルスが検出されないことをパケット先頭の検出みなし、データ出力期間制御回路１に検出動作完了信号を出力し検出結果信号を出力しない（図２（６）、（７））。

データ出力期間制御回路１ではサンプリング信号をデータ反転補正回路２に入力して、反転していることを検出し、データ反転補正を行う（図２（８））。データ出力信号をデータ出力回路５に出力してデータ出力端子に復調したデータを出力する。送信器からの信号が停止して検波器４の出力が停止すると、データ出力信号を停止してデータ反転補正回路２の出力信号ではなく、所定の信号を出力する。また、検波器４の出力が停止するとパルス検出回路３のタイマ等の内部状態が初期化され、検出動作完了信号と検出結果信号が停止する。

次に雑音が入力された場合の動作を説明する。図３（ａ）に搬送波再生部７で再生できない搬送波と異なる周波数の信号が入力された場合のタイミングチャートを示す。雑音での動作を説明しているため送信側から信号は出力されておらず、同図では送信側の信号を記載していない。搬送波再生部７で再生できない周波数の信号が入力された場合では搬送波再生部７の出力信号と受信信号の周波数が異なり、データ復調部６からは両者の信号の差周波を周期とするパルス信号（差周波パルス信号）が出力される（図３（５））。パルス検出回路３では、このパルス信号を検出して検出動作完了信号と検出結果信号を出力する（図３（６）、（７））。検出結果信号が入力された場合ではサンプリング信号とデータ出力信号を出力しないためデータ出力端子には不要な信号が出力されない。搬送波再生部７で再生可能な周波数範囲の最大（もしくは最小）と搬送波の周波数との差周波の周期よりもパルス検出回路３で判定するパルス幅を長く設定すれば、パルス検出回路３でパルスが検出されない場合は搬送波再生部７で再生可能な信号が入力されていることになる。

図３（ｂ）に搬送波再生部７で再生可能な周波数の信号が入力された場合のタイミングチャートを示す。この場合ではデータ復調部６の出力にパルス信号は出現しない（図３（５））。従ってデータ再生のときと同じように反転補正されて、データ出力端子は変化しない（図３（６）から（１０））。このように入力される雑音の周波数が搬送波再生部７で再生可能な範囲でもデータ出力端子に不要な信号が出力されない。

本実施の形態では、受信部に入力される信号の振幅だけでなく周波数も監視しているため不要な信号のデータ出力端子への出力を抑制できる。図２と図３においては検出開始信号でパルス検出回路３の動作開始・停止を行っていたが、検出開始信号の立上りでパルス検出回路３の動作を開始し、パルス検出動作完了後に自動的に初期化してもよい。このとき検出動作完了信号と検出結果信号をパルス信号にする。

また、パケット先頭部を受信しパルス検出回路３においてパルスが検出されなかった場合にのみ、受信信号を搬送波再生部７に入力し搬送波再生動作を行ってもよい。搬送波再生部７は搬送波と同じ周波数の信号を出力する発振器を備えており、受信すべき信号である搬送波または搬送波がデータで変調された信号から抽出した搬送波と発振器の出力信号を同期させて再生搬送波を作り出す。信号が入力されていない時には、発振器の出力信号をそのまま出力する。検出動作完了信号が出力されるまでは、受信信号と発振器の出力信号すなわち搬送波との差周波が観測できる。この方法では入力された信号と搬送波の周波数差を正確に観測できるため、搬送波以外の信号を精度よく除去できる。

パケット先頭部を受信し、パルス検出回路３においてパルスが検出されなかった場合にのみ搬送波再生動作を行う場合では、発振器の出力信号と受信信号の位相が９０°ずれて正確にパルス検出動作が行えないことがある。この問題を防ぐために、図４に示す第１の実施の形態における第１の変形例では、直交型データ復調部１５を使用して直交成分のパルス検出も行う。直交型データ復調部１５では発振器の出力信号の同相および直交成分と受信信号の同期検波・フィルタリング・２値化を行い、同相および直交成分のそれぞれが出力される。二重化パルス検出回路９では同相および直交成分のそれぞれにパルス検出回路を有してパルス検出処理を行い、同相および直交成分出力信号の両方でパルス検出された場合に検出結果信号を出力する。同相または直交成分のいずれかでパルス検出がされなかった場合では、搬送波再生部７に搬送波再生開始信号を入力して搬送波再生を開始させ、再生搬送波安定して同相成分にパルスが無いことを確認した後、検出動作完了信号を出力する。

受信信号が搬送波（発振器の出力信号）の周波数と異なる場合では、直交型データ復調部１５の同相および直交成分出力の両方から受信信号と搬送波の差周波パルス信号が出力される。この場合では二重化パルス検出回路９において同相および直交成分パルス検出回路の両方でパルスが検出され検出結果信号が出力される。

受信信号としてパケット先頭部が入力された場合では同相または直交成分のいずれかが一定の出力となりパルスが検出されない。例えば受信信号と発振器の出力信号の位相が９０°ずれている場合では、直交成分出力からはパケット先頭部で一定の信号が出力されパルスが検出されない。同相成分は同期検波で十分な振幅が得られずに２値化するため不安定な出力信号波形となる。

図５に受信信号と発振器の出力信号の位相が９０°ずれている場合の復調動作のタイミングチャートを示す。パケット先頭部が入力されると検波器４から信号が出力される。この後、二重化パルス検出回路９にパルス検出開始信号が入力されパルス検出動作を開始する。図５の場合では直交成分でパルスが検出されず、搬送波再生部７に搬送波再生信号を入力して搬送波再生を開始する（図５（５））。再生搬送波が受信信号に同期して安定するまでは直交型データ復調部１５の出力信号は不安定になるが、再生搬送波安定後は直交型データ復調部１５の出力信号は一定となる（図５（４））。二重化パルス検出回路９ではパルスが検出されないため検出動作完了信号を出力する（図５（６））。データ出力期間制御回路１ではサンプリング信号をデータ反転補正回路２に入力して反転していることを検出し、データ反転補正を行う（図５（８））。データ出力信号をデータ出力回路５に出力してデータ出力端子に復調したデータを出力する。送信器からの信号が停止して検波器４の出力が停止すると、データ出力信号を停止してデータ反転補正回路２の出力信号ではなく、所定の信号を出力する。また、検波器４の出力が停止するとパルス検出回路のタイマ等の内部状態が初期化され、検出動作完了信号と検出結果信号が停止する。

図６に第１の実施の形態における第２の変形例を示す。検出器出力が立下がったときにデータ出力信号を停止する図１の構成（図２の動作）では、頻繁に雑音が入力される環境では検出器出力の頻繁に立上り、送信側のデータ送信が終了してもデータ出力が停止せずに不要な信号が出力される場合がある。図６の変形例ではデータ出力開始後データよりも短いパルス信号を検出してもデータ出力を停止する制御を行い不要な信号の出力を抑制している。本変形例では、検出器から信号が出力されパルス検出開始信号が出力され続けている場合にパルス検出動作をくり返し行う連続動作型パルス検出回路８を使用し、雑音による短いパルスが入力されるのを監視している。動作を図７のタイミングチャートを用いて説明する。

通信すべきデータに基づく信号を出力する別のトランシーバＸの送信部から搬送波が出力されていないときでも、トランシーバＹの受信部に雑音が入力されれば（図７（３））、検波器４から信号が出力される（図７（４））。雑音によるデータ復調部６の出力信号のパルス幅が短ければ、連続動作型パルス検出回路８から検出結果信号が出力される。この結果データ開始信号が出力されず、雑音によるデータ復調部６の出力信号はデータ出力端子に出力されない。トランシーバＸの送信部から出力された搬送波を受信したときでは、図２での動作と同様にパルスが検出されず、データ復調部６出力信号の反転補正を行いデータの出力を開始する。データの出力が開始されたときではタイマ切替信号によりパルス検出期間を短くし、検出するパルス幅をデータのパルス幅よりも短くする。

トランシーバＸの送信部から搬送波の出力が停止されても、雑音が大きいと検出器から信号が出力され続ける（図７（４）の後部）。雑音の周波数が搬送波再生部７で再生可能な周波数範囲外であれば、データ復調部６出力信号のパルス幅は短く検出結果信号が出力される。データ出力期間制御回路１では検出結果信号が入力されるとデータ出力開始信号を停止し、データ出力端子に不要な信号が出力され続けるのを抑制する。パルス検出期間を長くしたほうが搬送波に近い周波数の雑音も検出でき精度よくデータ出力の停止が可能であるが、データのパルス信号も検出する可能性があるため、データのシンボルレートを低くする必要がある。

図８に第１の実施の形態における第３の変形例を示し、本変形例のおけるデータ出力期間制御回路１１の構成例を図９に示す。本変形例ではパケットの先頭と後尾の搬送波のみの期間を検出してデータ出力信号を生成しており、頻繁に雑音が入力されて検出器出力が頻繁に立上る状態でもデータ出力端子に出力される不要な信号を抑制する。以下で動作を説明する。

検波器４からの出力信号により連続動作型パルス検出回路８に検出開始信号を出力する。この後パルスが検出されなければパケット先頭とみなしてデータ出力期間制御回路１１内の状態制御開始回路２２からサンプリング信号と開始信号が出力され、データ復調部６の反転補正を行うとともにデータ出力を開始する。このとき開始信号はデータパルス検知回路２３にも入力されデータパルスの検知を開始する。出力制御回路２５では開始信号によりデータ出力信号を出力し、クリア信号および停止信号によりデータ出力信号の出力を停止する。

データパルス検出回路２３では開始信号が入力されるまでは検出動作完了・検出結果信号を無視する。図１０のタイミングチャートに示すように復調部からデータが出力されている部分ではパルス検知回路でパルスが検出され、検出結果信号が出力される（図１０（７））。データパルスの検知開始後、データのパルス信号を連続動作型パルス検出回路８で検出すると、パケット後部の搬送波のみの期間を検知するパケット後部特定回路２４を特定開始信号により起動する。図１０の（５）に示すようにパケット後部でもパルス信号はなく一定である。パケット後部特定回路では連続動作型パルス検出回路８から検出結果信号が入力されなければ、停止信号を出力制御回路２５に出力してデータ出力信号を停止する。検波器４の出力が停止するとクリア信号生成回路２１から各回路にクリア信号が出力され、はじめの状態制御開始回路２２でパケット先頭を検知する状態に戻る。

本変形例では検波器４出力が停止する前にパケット後部を検知してデータ出力を停止するため、頻繁に雑音が入力されて検出器出力が頻繁に立上る状態でもデータ出力端子に出力される不要な信号を抑制する。この方法ではデータが一定の期間が長いとパケット後部とみなすため、端末と受信部のインターフェースには一定のデータが出力されないＵＡＲＴ等を使用するか、データの並べ替え等を行う必要がある。

図１０のタイミングチャートではパルス検出動作が完了する度に検出動作完了信号を出力しているが、検出結果信号が出力されている場合には検出動作完了信号の出力を停止してもよい。この場合では、状態制御開始回路２２とパケット後部特定回路２４には検出動作完了信号を入力し、データパルス検知回路２３には検出結果信号を入力する。

図１１に第１の実施の形態における第４の変形例を示し、本変形例のおけるデータ出力期間制御回路１２の構成例を図１２に示す。パルス幅の長短を判別して検出結果信号を出力する連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３を使用して、データのパルス幅よりも短いパルスを検出した場合には検出結果信号をクリア信号生成回路２１に入力し初期状態に戻す動作を行う。この方法を使用すれば頻繁に雑音が入力されて検出器出力が頻繁に立上る環境で、データパルス検知回路２３でデータパルス検知後にパケットが途切れても初期状態に戻すことが可能である。

連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３は、データのパルス幅よりも短いパルスを検出した場合と長いパルスを検出した場合の２種類の検出結果信号を出力する。データ出力期間制御回路１２内のクリア信号生成回路２１は、開始信号が入力されるまでは検出したパルス幅の長短にかかわらず検出結果信号が入力されればクリア信号を出力し初期状態に戻す。開始信号された後では短いパルスを検出したときに出力される検出結果信号が入力された場合にのみクリア信号を出力する。この方法により頻繁に雑音が入力されて検出器出力が頻繁に立上る環境で、データパルス検知回路２３でデータパルス検知後にパケットが途切れても初期状態に戻せる。

以上の変形例２から４においても、パケット先頭部を受信し連続動作型パルス検出回路８または連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３においてパルスが検出されなかった場合にのみ、受信信号を搬送波再生部７に入力し搬送波再生動作を行ってもよい。または、変形例１と組み合わせてもよい。

＜第２の実施の形態＞
図１３に本発明にかかる第２の実施の形態を示す。本実施の形態ではデータ復調部３０のフィルタにカットオフ周波数を切替えられるカットオフ周波数可変フィルタ３２を使用している。データ復調部３０では入力された信号と再生搬送波で同期検波回路３１にて同期検波した後、カットオフ周波数可変フィルタ３２により高調波を除去した信号を２値化回路３３により２値化してデータを復調する。データ復調部３０内のフィルタのカットオフ周波数をデータのシンボルレートに基づいて低くしたほうが、復調したデータの波形に高周波雑音が混入しない。

受信すべきパケットが入力されていない時で、搬送波（または搬送波再生部７で再生可能な周波数）と著しく異なる周波数の雑音が入力された場合では、搬送波再生部７の出力信号と雑音の差周波信号の周波数が高くなる。データ復調部３０内のカットオフ周波数可変フィルタ３２のカットオフ周波数を低くすると、搬送波の周波数と著しく異なる雑音との差周波信号も除去されパルス検出回路３で差周波のパルス信号が検出されないため誤ってデータ出力信号が出力される。これを防ぐために本実施の形態では、パルス検出回路３の動作が完了しパルスが検出されなかった（パケットの先頭が検出された）場合のみ、カットオフ周波数切替信号によりデータ復調部３０内フィルタのカットオフ周波数を低くする。

図１４のタイミングチャートにより動作を説明する。パルス検出回路３の検出完了信号が出力され検出結果信号が出力されていない状態になるまでは、カットオフ周波数切替信号が出力されず（図１４（８））データ復調部３０内のカットオフ周波数可変フィルタ３２のカットオフ周波数は高く設定されている。この状態で搬送波の周波数と著しく異なる雑音が入力された場合では、差周波のパルス信号はデータ復調部３０内のカットオフ周波数可変フィルタ３２を通過してパルス検出回路３に入力され、誤ってデータ出力信号が出力されることはない。搬送波のみであるパケット先頭が入力されたときでは、パルス検出回路３の検出完了信号が出力され検出結果信号が出力されていない状態になり、この後カットオフ周波数切替信号が出力される。データ復調部３０ではカットオフ周波数切替信号によりカットオフ周波数可変フィルタ３２のカットオフ周波数を低く設定しデータ復調に備える。受信が終了しデータ出力期間制御回路１やパルス検出回路３が初期化されると、カットオフ周波数切替信号の出力が停止し再びカットオフ周波数可変フィルタ３２のカットオフ周波数が高くなる。

本実施の形態においても第１から第４の変形例を適用してもよい。また、パケット先頭部を受信しパルス検出回路３（変形例２〜４のいずれかを適用した場合には連続動作型パルス検出回路８または連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３）においてパルスが検出されなかった場合にのみ、受信信号を搬送波再生部７に入力し搬送波再生動作を行ってもよい。さらに変形例２〜４のいずれかを適用した場合には第１の変形例と組み合わせてもよい。

＜第３の実施の形態＞
図１５に本発明にかかる第３の実施の形態を示す。本実施の形態では受信信号を検波する検波器４を使用せず、データ復調部４１の２値化される前の信号からパケットを検出するパケット検出回路４０を使用している。図１６にパケット検出回路の構成例を示す。データ復調部４１の２値化される前の信号を異なるしきい値を与えられている信号比較器（１）４６と信号比較器（２）５０に入力し、さらに両者の論理的な比較（ＥｘＮＯＲ）をしてパケット検出信号としている。図１７のタイミングチャートを用いて動作を説明する。

信号を受信していないときのデータ復調部４１のフィルタ４３の出力は図１７の（４）のように一定の電位となっており、受信すべきパケットを受信すると一定の電位よりも高いまたは低い電位となる。信号比較器１と２に与えるしきい値１および２を、図１７の（４）の破線で示す信号を受信していないときの電位を間に挟むように設定すると、信号比較器（１）４６と信号比較器（２）５０の出力はデータの変化点以外では一致する（図１７（６）、（７））。両信号の論理的な一致をとり低域通過フィルタ４８を通すとパケット検出信号が得られる。低域通過フィルタ４８には遅延の要素もあるため受信信号が入力された時点よりも遅れてパケット検出信号が立上る（図１７（８））。データ出力期間制御回路１はパケット検出信号を基にサンプリング信号とデータ出力信号を出力し、反転補正回路２を、データ出力期間制御回路１で出力の開始を行う。

雑音の周波数が搬送波より著しく異なる場合では、搬送波再生部７の出力信号と雑音との差周波信号の周波数が高くデータ復調部４１のフィルタ４３で除去される。本実施の形態では搬送波より著しく異なる周波数の雑音が入力されても、データ出力端子に不要な信号を出力しない。

＜第４の実施の形態＞
図１８に本発明にかかる第４の実施の形態を示す。本実施の形態ではパケット検出回路からのパケット検出信号より、パルス検出回路３を起動しパケットの抽出を行う。動作は図２のタイミングチャートにおいて、検出器出力をパケット検出信号に置き換えたものとなる。パケット検出回路４０の動作でデータ復調部４１から信号が出力されていることが確認されているため、検波器４を使用した場合のように雑音が混入しているのにパルスが検出されないということはない。したがって、より正確に不要な信号の出力の抑制とパケットの抽出が行える。

本実施の形態においても第１から第４の変形例を適用してもよい。またパケット先頭部を受信しパルス検出回路３（変形例１〜３のいずれかを適用した場合には連続動作型パルス検出回路８または連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３）においてパルスが検出されなかった場合にのみ、受信信号を搬送波再生部７に入力し搬送波再生動作を行ってもよい。さらに、変形例２〜４のいずれかを適用した場合には第１の変形例と組み合わせてもよい。

＜第５の実施の形態＞
図１９に、本発明の第５の実施の形態の構成を示す。本実施の形態ではデータ復調部４１のフィルタにカットオフ周波数を切替えられるカットオフ周波数可変フィルタ４５を使用している。受信すべきパケットが入力されていない時ではカットオフ周波数可変フィルタ４５のカットオフ周波数を高くし、パケットの先頭が検出された場合のみカットオフ周波数を低くする。パケット検出回路４０を使用した場合でも、カットオフ周波数を低くすると、搬送波の周波数と著しく異なる雑音との差周波信号も除去され、パルス検出回路３で差周波パルスが検出されないため誤ってデータ出力信号が出力される。本実施の形態では、搬送波の周波数と著しく異なる雑音が入力された場合、差周波のパルス信号はデータ復調部４１内のフィルタを通過してパルス検出回路３に入力され、誤ってデータ出力信号が出力されることはない。

本実施の形態においても第１から第４の変形例を適用してもよい。また、パケット先頭部を受信しパルス検出回路３（変形例１〜３のいずれかを適用した場合には連続動作型パルス検出回路８または連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路１３）においてパルスが検出されなかった場合にのみ、受信信号を搬送波再生部７に入力し搬送波再生動作を行ってもよい。さらに、変形例２〜４のいずれかを適用した場合は第１の変形例と組み合わせてもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、雑音の入力により不要な信号がデータ出力端子へ出力されることを抑制できる受信器またはトランシーバを提供することができる。

本発明に係る第１の実施の形態を示す図である。第１の実施の形態のデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。雑音混入時の動作を説明するタイミングチャートである。第１の実施の形態の第１の変形例を示す図である。第１の変形例におけるデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。第１の実施の形態の第２の変形例を示す図である。第２の変形例におけるデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。第１の実施の形態の第３の変形例を示す図である。第３の変形例におけるデータ出力制御回路の構成例を示す図である。第３の変形例におけるデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。第１の実施の形態の第４の変形例を示す図である。第４の変形例におけるデータ出力期間制御回路の構成例を示す図である。本発明に係る第２の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態のデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。本発明に係る第３の実施の形態を示す図である。パケット検出回路の構成例を示す図である。第３の実施の形態のデータ復調動作を説明するタイミングチャートである。本発明に係る第４の実施の形態を示す図である。本発明に係る第５の実施の形態を示す図である。従来の通信システムのブロック図である。従来の補正部の構成を示す図である。従来の受信部の復調動作を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１、１１、１２…データ出力期間制御回路
２…反転補正回路
３…パルス検出回路
４…検波器
５…データ出力回路
６、３０…データ復調部
７…搬送波再生部
８…連続動作型パルス検出回路
１０…データ反転補正・出力制御部
１３…連続動作・パルス幅検知型パルス検出回路
２０…パルス検出開氏信号生成回路
２１…クリア信号生成回路
２２…状態制御開始回路
２３…データパルス検知回路
２４…パケット後部検知回路
２５…出力制御回路
３１…同期検波回路
３２…カットオフ周波数可変フィルタ
３３…２値化回路
４０…パケット検出回路

Claims

電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、
前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、
前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、
前記パケットの振幅を検波する検波手段と、
前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出するパルス検出手段と、
前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、
前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段を起動し、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、
前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力するデータ出力手段と、
を備えることを特徴とする受信器。
前記データ復調手段において、カットオフ周波数切替信号によりフィルタのカットオフ周波数を可変するカットオフ周波数可変フィルタを備え、
前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されないことが特定されるまでは、前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を高く設定し、
前記検波手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、データ復調に備えて前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を低く設定すること
を特徴とする請求項１に記載の受信器。
電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、
前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、
前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、
前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号が十分な振幅を有することを検出して前記パケットが入力されている期間を抽出するパルス検出手段と、
前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、
前記パケット検出手段の出力信号を基に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、
前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記データ信号を出力するデータ出力手段と、
を備えることを特徴とする受信器。
電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界により形成されデータ信号を含み、先頭に設けられた所定の周波数の搬送波のみの期間と、およびこの期間の後に前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間と、が設けられたパケットを受信することによって情報を受信する受信器において、
前記パケットから搬送波を再生する搬送波再生手段と、
前記搬送波再生手段で再生された搬送波と前記パケットを同期検波とフィルタリングおよび２値化して、前記受信すべき情報に基づくデータ信号を復調するデータ復調手段と、
前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号が十分な振幅を有することを検出して前記パケットが入力されている期間を抽出するパケット検出手段と、
前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出するパルス検出手段と、
前記データ復調手段の出力信号が反転している場合には反転を補正し、反転していない場合にはそのまま出力する反転補正手段と、
前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段を起動し、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、前記反転補正手段に前記データ復調手段の出力信号の反転・非反転を検出するサンプリング信号を出力し、前記データ信号を出力させるデータ出力信号を出力するデータ出力期間制御手段と、
前記データ出力期間制御手段からのデータ出力信号により、受信部に接続されている機器に前記データ信号を出力するデータ出力手段と、
を備えることを特徴とする受信器。
前記データ復調手段において、カットオフ周波数切替信号によりフィルタのカットオフ周波数を可変するカットオフ周波数可変フィルタを備え、
前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されないことが特定されるまでは、前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を高く設定し、前記パケット検出手段の出力信号を基に前記パルス検出手段が起動され、前記データ復調手段の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号が検出されなかった場合に、データ復調に備えて前記データ復調手段のフィルタのカットオフ周波数を低く設定することを特徴とする請求項３または４に記載の受信器。
前記パケット検出手段が、第１のしきい値と前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号とを比較する第１の比較手段と、
第２のしきい値と前記データ復調手段において同期検波およびフィルタリングされた信号とを比較する第２の信号比較手段と、
前記第１と第２の信号比較手段の出力信号を比較して一致した場合に信号を出力する一致比較手段と、
前記一致比較手段の出力信号をフィルタリングするフィルタ手段と、
を備えることを特徴とする請求項３または５に記載の受信器。
前記パルス検出手段は、前記検波手段の出力信号が入力されている期間はパルス検出動作を連続して行い、
所定の時間幅以下のパルス信号が検出されたときに前記データ出力期間制御手段が前記データ出力信号の停止によりデータ出力手段の出力を停止させること
を特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の受信器。
前記パルス検出手段は、前記検波手段の出力信号が入力されている期間はパルス検出動作を連続して行い、
前記データ出力期間制御手段が前記パケット先頭の搬送波のみの期間を検出して前記反転補正とデータ出力動作を開始させる状態制御開始手段と、
前記搬送波を前記データ信号で変調した信号の期間を検出して、前記パケットの後尾における搬送波のみの期間の検出に備える信号を出力するデータパルス検知手段と、
前記パケットの後尾の搬送波のみの期間を検出して前記データ出力を停止させるパケット後部検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１、２および４から７のいずれかに記載の受信器。
前記搬送波再生手段が、搬送波再生開始信号により前記パケットから搬送波を再生する動作を開始し、前記搬送波再生開始信号が入力されない場合では搬送波と同じ周波数の信号を出力し、
前記データ復調手段が、前記搬送波再生手段から出力される搬送波と同じ周波数の信号の同相および直交成分の同期検波、フィルタリング、２値化した信号をそれぞれ出力する直交データ復調手段であり、
前記パルス検出手段が、前記直交データ復調手段の同相および直交成分の出力信号に所定の時間幅以下のパルス信号の有無を検出し、同相および直交成分の出力信号のいずれか一方でパルス信号が検出されなかった場合に前記搬送波再生手段に搬送波再生開始信号を出力して搬送波を再生する動作を開始させ、その後再びパルス信号が検出されなかった場合には前記データ出力期間制御手段にパルス信号が検出されなかったことを通知する二重化パルス検出手段、であることを特徴とする請求項１、２および４から８のいずれかに記載の受信器。
請求項１〜９に記載の受信器を備えたトランシーバ。