JP2013090009A - Demodulator and radio communications system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of a demodulator while keeping demodulation adequate.SOLUTION: A demodulator 101 comprises switches 21a-21f and 22a-22f for executing and stopping supplying electric power to an amplifier 3, a mixer 4, a filter 5, an amplifier 6, a rectifier 7, and comparator 8. A synchronization unit 11 extracts a symbol period from reception data. A timing controller 12 sets only a part of the symbol period extracted at the time of demodulation of data in a packet as an active period, and turns on the switches 21a-21f and 22a-22f during the active period.

Description

本発明は、ASK(Amplitude Shift Keying)変調の一種であるOOK(On/Off Keying)変調方式による無線通信の復調装置、特に、消費電力を効果的に低減して適正に復調を行うことのできる復調装置およびその復調装置を備える無線通信システムに関するものである。   The present invention is a radio communication demodulator using an OOK (On / Off Keying) modulation method which is a kind of ASK (Amplitude Shift Keying) modulation, and in particular, can effectively reduce power consumption and perform proper demodulation. The present invention relates to a demodulation device and a wireless communication system including the demodulation device.

無線通信機能を持った無線センサノードを多数配置し、これらの無線センサノードの間でネットワークを構成することにより情報を収集する無線ネットワークを、無線センサネットワークと呼ぶ。超多数個の無線センサノードが屋内や屋外に分散して配置されることにより、環境モニタリング、自動検針、構造物モニタリング、ホームセキュリティなどにおいて、安心、安全かつ快適な人間生活に貢献することが期待されている。   A wireless network in which a large number of wireless sensor nodes having a wireless communication function are arranged and information is collected by configuring a network between these wireless sensor nodes is referred to as a wireless sensor network. Expected to contribute to a safe, secure and comfortable human life in environmental monitoring, automatic meter reading, structure monitoring, home security, etc. by arranging a large number of wireless sensor nodes distributed indoors and outdoors. Has been.

無線センサネットワークは、超多数個の無線センサノードで構成されるため、無線センサネットワークの本体コストやランニングコストの低減を図ることが要求される。この要求を満たすには、無線センサノードそのものが低コストであることや、電池交換などのメンテナンスが低頻度であることが必要となる。メンテナンスの低頻度化を図るには、無線センサノード自体の消費電力を低減することが必須となる。   Since the wireless sensor network is composed of an extremely large number of wireless sensor nodes, it is required to reduce the body cost and running cost of the wireless sensor network. In order to satisfy this requirement, it is necessary that the wireless sensor node itself is low-cost and that maintenance such as battery replacement is infrequent. In order to reduce the frequency of maintenance, it is essential to reduce the power consumption of the wireless sensor node itself.

この様な無線センサネットーワーク向けの、デジタル変調方式の一つとして、OOK変調方式がある。図14は、OOK変調方式によるデータの伝送方法を示す図である。   One of the digital modulation methods for such a wireless sensor network is an OOK modulation method. FIG. 14 is a diagram illustrating a data transmission method using the OOK modulation method.

図14で示す様に、OOK変調方式は、電波の有無で、“0”,“1”によって表される1ビットのデータを伝送する、最も基本的なデジタル無線変調方式である。OOK変調方式は、このような特徴により、デジタル変調方式の中では、周波数帯域幅当たりで伝送可能なデータ量が最も少ないという短所を持つが、雑音やフェージング等に対する耐性が最も高いという長所を持つ変調方式である。また、OOK変調方式は、電波の有無だけで通信を行うことから、振幅や位相の絶対値の検出を必要としないので、送受信システムが簡素になり、低消費電力化に適しているという利点を有する。   As shown in FIG. 14, the OOK modulation scheme is the most basic digital radio modulation scheme that transmits 1-bit data represented by “0” and “1” in the presence or absence of radio waves. The OOK modulation method has the disadvantage that the amount of data that can be transmitted per frequency bandwidth is the smallest among the digital modulation methods due to such characteristics, but has the advantage that it has the highest resistance to noise and fading. Modulation method. In addition, since the OOK modulation method performs communication only with or without radio waves, it does not require detection of absolute values of amplitude and phase, so that the transmission / reception system is simplified and is suitable for low power consumption. Have.

無線センサノードにおける電力は、大部分が無線デバイスを駆動させるために消費されている。そこで、実際の通信が行われない待機時における消費電力を削減する手法として、無線デバイスのスリープ機能や間欠受信が挙げられる。   Most of the power in the wireless sensor node is consumed to drive the wireless device. Thus, as a method for reducing power consumption during standby when actual communication is not performed, a sleep function and intermittent reception of a wireless device can be cited.

例えば、特許文献1には、このような手法を採用する小電力無線通信システムが開示されている。この小電力無線通信システムは、制御局として機能する親局と非制御局として機能する子局とからなる。親局は、既定時刻において、すべての子局から、子局通信予定格納テーブルに格納された当該子局の通信予定情報を収集する。また、親局は、収集された子局の全ての通信予定に相対する親局の通信予定テーブルを作成し、自身の配下の子局に親局通信予定情報を通達する。その後、親局および子局の双方は、各々当該局の通信予定時刻になるまでの間に、通信タイマ部および通信制御部の必要最小限の回路のみ動作させ、通信予定テーブルに記載された必要な通信時刻にのみ通信に必要な回路を動作させて通信を行う。この様に、通信予定時刻以外では、無線デバイスをスリープ状態にすることで、消費電力の削減を図ることができる。   For example, Patent Document 1 discloses a low-power wireless communication system that employs such a method. This low-power radio communication system includes a master station that functions as a control station and a slave station that functions as a non-control station. The master station collects the communication schedule information of the slave station stored in the slave station communication schedule storage table from all the slave stations at a predetermined time. Further, the master station creates a master station communication schedule table corresponding to all the communication schedules of the collected slave stations, and notifies the master station communication schedule information to the slave stations under its control. After that, both the master station and the slave station are required to operate only the minimum necessary circuits of the communication timer unit and the communication control unit and to be described in the communication schedule table until the communication scheduled time of each station comes. Communication is performed by operating a circuit necessary for communication only at a proper communication time. In this manner, power consumption can be reduced by putting the wireless device in the sleep state at times other than the scheduled communication time.

上記の小電力無線通信システムは、待機時間中の消費電力を削減するが、通信期間における消費電力を全く削減しない。したがって、このような小電力無線通信システムで行われる電力制御は、定期的に少ない頻度で通信する場合には有効である。   The above low power wireless communication system reduces power consumption during the standby time, but does not reduce power consumption during the communication period at all. Therefore, the power control performed in such a low power wireless communication system is effective in the case where communication is periodically performed with a low frequency.

しかし、通信頻度が何らかの理由で高くなると、通信期間における消費電力削減が重要となる。例えば、無線センサネットワークは、環境モニタリング、自動検針、構造物モニタリング、ホームセキュリティなどが目的であるので、平常時には定期的かつ低頻度の通信を行えば良いが、事故等の非常時後には非定期的かつ高頻度の通信が必要になる。したがって、通信時の消費電力を削減することも、消費電力の低減を図る上で重要である。   However, if the communication frequency increases for some reason, it is important to reduce power consumption during the communication period. For example, wireless sensor networks are intended for environmental monitoring, automatic meter reading, structure monitoring, home security, etc., so regular and low-frequency communication may be performed during normal times, but irregularly after an emergency such as an accident. And frequent communication is required. Therefore, reducing power consumption during communication is also important for reducing power consumption.

通信時の消費電力を削減する手法として、非特許文献1に開示された手法が挙げられる。非特許文献1には、受信機側のアナログフロントエンドで最も消費電力が大きいのがアンプであることから、アンプの消費電力を削減する構成が示されている。図15は、非特許文献1に記載されているフロントエンドアンプとして用いられる入力アンプを示す回路図である。   As a technique for reducing the power consumption during communication, a technique disclosed in Non-Patent Document 1 can be cited. Non-Patent Document 1 shows a configuration that reduces the power consumption of the amplifier because the amplifier has the largest power consumption in the analog front end on the receiver side. FIG. 15 is a circuit diagram showing an input amplifier used as a front-end amplifier described in Non-Patent Document 1.

図15に示す様に、電源電圧VDD,VSSをそれぞれ印加する電源線1001,1002とアンプ1003との間に、パワーゲーティングを行うスイッチ1004,1005が挿入されている。通信時間の全体でアンプ1003に電力を供給すると、消費電力が大きくなる。しかし、デジタル無線通信の目的を考えると、最終的に受信信号をデジタルの“0”,“1”信号に復調することが出来ればよい。   As shown in FIG. 15, switches 1004 and 1005 for performing power gating are inserted between power supply lines 1001 and 1002 to which power supply voltages VDD and VSS are applied, respectively, and an amplifier 1003. When power is supplied to the amplifier 1003 over the entire communication time, power consumption increases. However, considering the purpose of digital wireless communication, it is only necessary that the received signal can be finally demodulated into digital “0” and “1” signals.

そこで、上記の入力アンプでは、復調期間以外のアンプ1003への電力供給をスイッチ1004,1005を用いてゲーティングすることで停止して、消費電力を削減している。このような構成を採用することにより、通信時の受信機の消費電力についても削減することが可能になる。   Therefore, in the above-described input amplifier, power supply to the amplifier 1003 outside the demodulation period is stopped by gating using the switches 1004 and 1005 to reduce power consumption. By adopting such a configuration, it is possible to reduce the power consumption of the receiver during communication.

特開2007−5991号公報(2007年1月11日公開)JP 2007-5991 A (published January 11, 2007) Atit Tamtrakarn et al.,“A 1-V 299μW Flashing UWB Transceiver Based on Double Thresholding Scheme”, IEEE, 2006 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical PapersAtit Tamtrakarn et al., “A 1-V 299μW Flashing UWB Transceiver Based on Double Thresholding Scheme”, IEEE, 2006 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers

図16は、復調装置の内部回路におけるアクティブ期間Tactとシンボル期間Tsym(シンボル長)との関係を示す図である。   FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the active period Tact and the symbol period Tsym (symbol length) in the internal circuit of the demodulator.

復調装置の内部回路に対し、上記の様にパワーゲーティングを行う場合、アクティブ期間Tactがシンボル期間から外れると、図16に示す様に、アクティブ期間Tactが2つのシンボル期間Tsymにまたがってしまう。この状態では、変調されたデータを正しく復調することが出来ない。   When power gating is performed on the internal circuit of the demodulator as described above, if the active period Tact deviates from the symbol period, the active period Tact extends over two symbol periods Tsym as shown in FIG. In this state, the modulated data cannot be demodulated correctly.

また、シンボル期間を特定する部分や、パワーゲーティングのアクティブ期間を生成する部分は、信号の同期性を判断する必要が有る。このため、これらの部分は、PLL(Phase Locked Loop)や、CDR(Clock Data Recovery)といった回路手法によって構成されることが最も好ましい。しかし、これらの回路手法は、消費電力が大きいことから、復調装置の消費電力を低減するには不向きである。   In addition, it is necessary to determine the signal synchronism in the part that specifies the symbol period and the part that generates the active period of power gating. For this reason, these parts are most preferably configured by a circuit technique such as PLL (Phase Locked Loop) or CDR (Clock Data Recovery). However, these circuit methods are not suitable for reducing the power consumption of the demodulating device because of the large power consumption.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、復調を適正に維持しながら復調装置の消費電力を低減することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce power consumption of the demodulation device while appropriately maintaining demodulation.

本発明の復調装置は、同期ワードおよびデータから構成されるパケットをOOK(On/Off Keying)変調された無線信号を復調する復調処理部を備えた復調装置において、上記の課題を解決するために、クロックを発生するクロック発生手段と、前記復調処理部によって復調された前記無線信号のシンボル期間を前記クロックを基準にして抽出するシンボル期間抽出手段と、前記復調処理部へ電力供給および電力供給の停止を行う電力供給・供給停止手段と、前記電力供給・供給停止手段による電力供給を有効にするアクティブ期間を設定し、当該アクティブ期間に基づいて、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせ、前記アクティブ期間以外の期間に前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作を停止させる電力供給制御手段とを備え、前記電力供給制御手段が、前記同期ワードの復調では抽出された前記シンボル期間の全期間を前記アクティブ期間として設定し、前記データの復調では抽出された前記シンボル期間の一部の期間のみを前記アクティブ期間として設定することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a demodulator according to the present invention includes a demodulation processing unit that demodulates a radio signal obtained by performing OOK (On / Off Keying) modulation on a packet composed of a synchronization word and data. Clock generating means for generating a clock; symbol period extracting means for extracting a symbol period of the radio signal demodulated by the demodulation processing section with reference to the clock; and power supply and power supply to the demodulation processing section A power supply / supply stop unit for stopping and an active period for enabling the power supply by the power supply / supply stop unit are set, and an operation of supplying power to the power supply / supply stop unit based on the active period Power supply control means for causing the power supply / supply stop means to stop the power supply operation during a period other than the active period. And the power supply control means sets the whole period of the extracted symbol period as the active period in the demodulation of the synchronization word, and only a part of the extracted symbol period in the demodulation of the data. The active period is set.

上記の構成では、シンボル期間抽出手段により、復調後の無線信号から、クロック発生手段で発生したクロックを基準にしてシンボル期間が抽出される。パケットの先頭に付加された同期ワードを復調するとき、電力供給制御手段により、抽出されたシンボル期間の全期間が前記アクティブ期間として設定される。これにより、電力供給・供給停止手段が動作して、復調処理部へ電力供給されるので、復調処理部による復調処理が行われる。一方、パケットのデータを復調するとき、電力供給制御手段により、抽出されたシンボル期間の一部の期間のみがアクティブ期間として設定される。これにより、復調処理部への電力供給が有効となり、上記の場合と同様に、復調処理部による復調処理が行われる。   In the above configuration, the symbol period extraction unit extracts the symbol period from the demodulated radio signal with reference to the clock generated by the clock generation unit. When demodulating the synchronization word added to the head of the packet, the entire period of the extracted symbol period is set as the active period by the power supply control means. As a result, the power supply / supply stop unit operates to supply power to the demodulation processing unit, so that demodulation processing by the demodulation processing unit is performed. On the other hand, when demodulating the packet data, only a part of the extracted symbol period is set as the active period by the power supply control means. Thereby, the power supply to the demodulation processing unit becomes effective, and the demodulation processing by the demodulation processing unit is performed as in the above case.

この様に、アクティブ期間が設定されることにより、アクティブ期間が2つのシンボル期間にまたがることが無くなる。したがって、受信した無線信号を正しく復調することが可能となる。また、アクティブ期間以外に復調処理部への電力供給が停止される。したがって、通信期間中における消費電力を削減することができる。   In this way, by setting the active period, the active period does not extend over two symbol periods. Therefore, the received radio signal can be correctly demodulated. In addition, power supply to the demodulation processing unit is stopped outside the active period. Therefore, power consumption during the communication period can be reduced.

前記復調装置において、前記電力供給制御手段は、前記クロックを基準にして前記アクティブ期間を抽出された前記シンボル期間の中央に設定することが好ましい。   In the demodulator, the power supply control means preferably sets the active period to the center of the extracted symbol period with reference to the clock.

上記の構成では、電力供給制御手段により、アクティブ期間がクロックを基準にしてシンボル期間の中央に設定される。これにより、受信側デバイスの動作クロック周波数が送信側デバイスの動作クロック周波数に対して周波数偏差を生じた場合、PLLの様な同期手法を用いないでフリーランで処理を行っても、アクティブ期間が2つのシンボルにまたがることが無い。したがって、無線信号をより正しく復調することが可能となる。   In the above configuration, the power supply control means sets the active period at the center of the symbol period with reference to the clock. As a result, if the operation clock frequency of the receiving device has a frequency deviation with respect to the operation clock frequency of the transmitting device, the active period is not affected even if the processing is performed free-running without using a synchronization method such as PLL. Never span two symbols. Therefore, the radio signal can be demodulated more correctly.

復調装置において、前記電力供給制御手段は、前記クロックをカウントするカウンタと、前記データの復調では、前記アクティブ期間の開始時間および終了時間に対応したカウント値に前記カウンタのカウント値が達したタイミングで規定される期間に、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる電力供給動作手段とを有していることが好ましい。   In the demodulator, the power supply control means includes a counter that counts the clock, and, in the demodulation of the data, at a timing when the count value of the counter reaches a count value corresponding to a start time and an end time of the active period. It is preferable to have power supply operation means for causing the power supply / supply stop means to perform power supply during a specified period.

上記の構成では、電力供給制御手段は、カウンタを有することにより、PLLやCDRの様な電力消費の多い同期手法を用いることなく、電力供給動作手段が電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる期間を決定することが出来る。したがって、消費電力を低減することが可能となる。   In the above configuration, the power supply control means has a counter, so that the power supply operation means can supply power to the power supply / supply stop means without using a high power consumption synchronization method such as PLL or CDR. It is possible to determine the period for which Therefore, power consumption can be reduced.

復調装置において、前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックをカウントするカウンタと、前記クロックを基準にして前記復調処理部の出力信号の変化点を前記シンボル期間の境界として検出し、かつ当該境界を検出したタイミングの前記カウンタのカウント値を前記シンボル期間の境界として記憶するエッジ検出手段とを有することが好ましい。   In the demodulating device, the symbol period extracting means detects a change point of the output signal of the demodulation processing unit as a boundary of the symbol period based on the clock and a counter that counts the clock, and detects the boundary. It is preferable to have edge detection means for storing the count value of the counter at the timing as the boundary of the symbol period.

上記の構成では、シンボル期間抽出手段は、カウンタを有することにより、PLLやCDRの様な電力消費の多い同期手法を用いることなく、エッジ検出手段によりシンボル期間を抽出することが出来る。したがって、消費電力を低減することが可能となる。   In the above configuration, the symbol period extraction unit includes a counter, so that the symbol period can be extracted by the edge detection unit without using a power-consuming synchronization method such as PLL or CDR. Therefore, power consumption can be reduced.

前記復調装置において、前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する2段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、各レジスタに格納された2系統のデータの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することが好ましい。   In the demodulating device, the symbol period extracting means has a shift register composed of a two-stage register for shifting and storing with the clock, and the edge detecting means sends the output signal of the demodulation processing section to the register at the first stage. Preferably, the boundary between the symbol periods is detected based on the difference between the two systems of data input and stored in each register.

上記の構成では、シフトレジスタの2段のレジスタに格納された2系統のデータの相違に基づいてシンボル期間の変化点が検出されるので、複雑な回路構成を用いることなくシンボル期間の境界を検出することが可能となる。   In the above configuration, since the change point of the symbol period is detected based on the difference between the two data stored in the two-stage register of the shift register, the boundary of the symbol period can be detected without using a complicated circuit configuration. It becomes possible to do.

前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する少なくとも6段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、前記シフトレジスタの前段部の少なくとも3個の各レジスタに格納されたデータと、前記シフトレジスタの後段部の少なくとも3個の各レジスタに格納されたデータとの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することが好ましい。   The symbol period extraction unit includes a shift register including at least six stages of registers that are shifted and stored by the clock, and the edge detection unit inputs an output signal of the demodulation processing unit to the register of the first stage, and Based on the difference between the data stored in at least three registers at the front stage of the shift register and the data stored in at least three registers at the rear stage of the shift register, the boundary of the symbol period is determined. It is preferable to detect.

上記の構成では、先の2段のレジスタから成るシフトレジスタを有する復調装置と同様、シフトレジスタの少なくとも6段のレジスタの前段部の各レジスタおよび後段部の各レジスタに格納された2系統のデータの相違に基づいてシンボル期間の境界が検出されるので、複雑な回路構成を用いることなく変化点を検出することが可能となる。また、前段部の各レジスタの少なくとも3系統の出力信号と、後段部のレジスタの少なくとも3系統の出力信号とを境界の検出に用いているので、多数決や平均値に基づいて変化点を判断することが出来る。これにより、フェージングや雑音等の瞬間的な擾乱の影響を抑制して、変化点を正確に判断することが可能となる。   In the above configuration, two systems of data stored in each register in the front stage and each register in the rear stage of at least six stages of the shift register, as in the demodulator having the shift register composed of the previous two stages of registers. Since the boundary of the symbol period is detected based on the difference, the change point can be detected without using a complicated circuit configuration. In addition, since the output signals of at least three systems of each register in the front stage part and the output signals of at least three systems of the register in the rear stage part are used for boundary detection, the change point is determined based on the majority vote or the average value. I can do it. As a result, the influence of instantaneous disturbances such as fading and noise can be suppressed and the change point can be accurately determined.

本発明の無線通信システムは、前記のいずれかの復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行うことを特徴としている。   A wireless communication system according to the present invention includes a plurality of communication terminals including any of the above-described demodulation devices, and performs wireless communication between the communication terminals.

これにより、受信側デバイスにおいて、受信した無線信号を正しく復調するとともに、通信期間中における消費電力を削減することが可能となる。   As a result, the receiving device can correctly demodulate the received radio signal and reduce power consumption during the communication period.

本発明の他の無線通信システムは、前記電力供給制御手段が前記カウントを有する復調装置または前記電力供給制御手段が前記カウンタを有する復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行う無線通信システムであって、送信側の前記クロック発生手段と受信側の前記クロック発生手段の周波数許容偏差の上限値を基に、送信側の前記通信端末および受信側の前記通信端末における1周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差が所定の範囲内となるように、前記パケットのパケット長が予め決定されていることを特徴としている。   Another wireless communication system of the present invention includes a plurality of communication terminals including the demodulation device in which the power supply control means has the count or the demodulation device in which the power supply control means has the counter, and wirelessly communicates between the communication terminals. A wireless communication system that performs communication, based on an upper limit value of a frequency tolerance of the clock generation unit on the transmission side and the clock generation unit on the reception side, in the communication terminal on the transmission side and the communication terminal on the reception side The packet length of the packet is determined in advance so that the accumulated error in which the difference in clock period per cycle is accumulated up to the final symbol of the packet is within a predetermined range.

上記の構成では、前記の無線通信システムと同様、受信側デバイスにおいて、受信した無線信号を正しく復調するとともに、通信期間中における消費電力を削減することが可能となる。   With the above configuration, similarly to the above-described wireless communication system, it is possible to correctly demodulate the received wireless signal and reduce the power consumption during the communication period in the receiving device.

また、電力供給制御手段や電力供給制御手段がカウンタを有することにより、前述の様に、PLLやCDRの様な同期手法を用いる必要はない。しかし、送信側デバイスおよび受信側デバイスの動作の基準となるクロックの周波数許容偏差(PPM)によって、受信側デバイスの復調装置において、アクティブ期間は、送信側デバイスが決めるシンボル期間に対しシフトする。   Further, since the power supply control means and the power supply control means have a counter, as described above, there is no need to use a synchronization method such as PLL or CDR. However, the active period shifts with respect to the symbol period determined by the transmitting device in the demodulating apparatus of the receiving device, depending on the frequency tolerance (PPM) of the clock that is the reference for the operation of the transmitting device and the receiving device.

送信側の通信端末および受信側の通信端末における1周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差は、上記の差とシンボル数すなわちパケット長との積となる。また、受信側デバイスの周波数許容偏差に応じて累積誤差が異なる(図10参照)。しかも、アクティブ期間のシフト量は、この累積誤差と比例関係にある。   The accumulated error in which the difference in clock period per cycle in the communication terminal on the transmission side and the communication terminal on the reception side is accumulated up to the final symbol of the packet is the product of the above difference and the number of symbols, that is, the packet length. Further, the accumulated error varies depending on the frequency tolerance of the receiving device (see FIG. 10). In addition, the shift amount during the active period is proportional to this cumulative error.

そこで、通信端末間の通信を設計・設定する際に、パケット長は、所定の方法で、受信側デバイスで使用されるクロックの周波数許容偏差(PPM)の上限値によって予め決定されている。具体的には、周波数許容偏差(PPM)が大きい場合には累積誤差も大きくなるので、パケット長を短くし、周波数許容偏差(PPM)が小さい場合には累積誤差も小さくなるので、パケット長を小さくする。このため、周波数許容偏差(PPM)の最大値がクロック発生手段の性能によってわかるので、この最大値にマージンを付加した上限値に応じてパケット長が予め決定されている。この様に、周波数許容偏差(PPM)の上限値に応じて、パケット長が決定されるので、累積誤差を所定の範囲内に抑えることが出来る。   Therefore, when designing and setting communication between communication terminals, the packet length is determined in advance by an upper limit value of a frequency tolerance (PPM) of a clock used in the receiving device in a predetermined method. Specifically, when the frequency allowable deviation (PPM) is large, the accumulated error also increases. Therefore, the packet length is shortened. When the frequency allowable deviation (PPM) is small, the accumulated error also decreases. Make it smaller. For this reason, since the maximum value of the frequency tolerance (PPM) is known from the performance of the clock generation means, the packet length is determined in advance according to the upper limit value obtained by adding a margin to this maximum value. In this way, since the packet length is determined according to the upper limit value of the frequency tolerance (PPM), the accumulated error can be suppressed within a predetermined range.

これにより、クロックの周波数許容偏差(PPM)によってアクティブ期間がシフトしても、そのシフト量が小さく抑えられるので、アクティブ期間が2つのシンボルにまたがることが無くなる。したがって、受信した無線信号を正しく復調することが可能となる。   As a result, even if the active period is shifted by the clock frequency tolerance (PPM), the shift amount can be suppressed to be small, so that the active period does not extend over two symbols. Therefore, the received radio signal can be correctly demodulated.

本発明に係る復調装置は、上記の様に構成されることにより、復調を適正に維持しながら復調装置の消費電力を低減することが出来るという効果を奏する。   The demodulator according to the present invention, which is configured as described above, has an effect that the power consumption of the demodulator can be reduced while appropriately maintaining the demodulation.

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communications system which concerns on embodiment of this invention. 上記無線通信システムにおける端末間で通信されるパケットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the packet communicated between the terminals in the said radio | wireless communications system. 上記端末に含まれる受信機の要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the receiver contained in the said terminal. 上記受信機における復調装置の同期部およびタイミングコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the synchronizer and timing controller of the demodulation apparatus in the said receiver. 上記無線通信システムにおけるウェイクアップ機能を用いた端末間の通信の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the communication between terminals using the wake-up function in the said radio | wireless communications system. 同期ワードおよびデータの受信時におけるそれぞれのアクティブ期間の設定状態を示す図である。It is a figure which shows the setting state of each active period at the time of reception of a synchronous word and data. 上記同期部の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the said synchronizer. 上記無線通信システムにおける送信側端末のクロックおよび受信側端末のクロックのタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the clock of the transmission side terminal in the said radio | wireless communications system, and the clock of the reception side terminal. シンボル期間が上記送信側端末のクロックで決定されるRF信号と、上記受信側端末のクロックでそれぞれ決定されるパワーゲーティングのアクティブ期間の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the active period of the power gating by which the symbol period is each determined by the clock of the said transmission side terminal, and the RF signal determined by the clock of the said reception side terminal. Nシンボルで構成されるパケットのパケット長と当該パケットの最終シンボルにおける送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the packet length of the packet comprised by N symbol, and the accumulation | storage error of the clock of the transmission side terminal and receiving side terminal in the last symbol of the said packet. 上記アクティブ期間の中心時間の決定方法を示す図である。It is a figure which shows the determination method of the center time of the said active period. 上記同期部におけるカウンタのカウント値に基づく上記アクティブ期間の生成を示す図である。It is a figure which shows the production | generation of the said active period based on the count value of the counter in the said synchronous part. (a)および(b)は上記同期部に含まれるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。(A) And (b) is a block diagram which shows the structure of the shift register contained in the said synchronous part. OOK変調方式によるデータの伝送方法を示す図である。It is a figure which shows the data transmission method by an OOK modulation system. 従来のフロントエンドアンプとして用いられる入力アンプを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the input amplifier used as a conventional front end amplifier. 従来の復調装置の内部回路におけるアクティブ期間とシンボル期間(シンボル長)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the active period and symbol period (symbol length) in the internal circuit of the conventional demodulator.

本発明に係る実施形態について、図1〜図13を参照して以下に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

[無線通信システム]
図1は、本実施形態に係る無線通信システム10の構成を示すブロック図である。図2は、無線通信システム10における端末1,2間で通信されるパケット200の構成を示す図である。
[Wireless communication system]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a packet 200 communicated between the terminals 1 and 2 in the wireless communication system 10.

図1に示す様に、無線通信システム10は複数の通信端末として端末1,2を備える。端末1,2は、それぞれ無線通信機能を備える通信装置であり、相互に通信することが可能である。端末1,2間では、図2に示すパケット200により、データの送受信が行われる。   As shown in FIG. 1, the wireless communication system 10 includes terminals 1 and 2 as a plurality of communication terminals. The terminals 1 and 2 are communication devices each having a wireless communication function and can communicate with each other. Data is transmitted and received between the terminals 1 and 2 by the packet 200 shown in FIG.

図2示す様に、パケット200は、同期ワード201とデータ202とで構成されている。同期ワード201においては、“0”と“1”とが交互に並ぶ。“1”の期間では、図2において拡大して示す様に、シンボル期間Tsymが規定されている。また、データ202においては、“0”と“1”とがデータ値に応じた間隔で配列されている。   As shown in FIG. 2, the packet 200 is composed of a synchronization word 201 and data 202. In the synchronization word 201, “0” and “1” are alternately arranged. In the period “1”, a symbol period Tsym is defined as shown in an enlarged manner in FIG. In the data 202, “0” and “1” are arranged at intervals according to the data value.

なお、無線通信システム10は、無線センサネットワークを構成するので、本来、超多数個の通信端末を備えるが、ここでは説明の便宜上、端末1,2についてのみ言及することとする。   Since the wireless communication system 10 constitutes a wireless sensor network, the wireless communication system 10 originally includes a very large number of communication terminals, but only the terminals 1 and 2 are referred to here for convenience of explanation.

[受信機]
〔受信機の構成〕
図3は、上記の端末1,2に含まれる受信機100の要部の構成を示すブロック図である。図4は、受信機100における復調装置101の同期部11およびタイミングコントローラ12の構成を示すブロック図である。
[Receiving machine]
[Configuration of receiver]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the receiver 100 included in the terminals 1 and 2 described above. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the synchronization unit 11 and the timing controller 12 of the demodulation device 101 in the receiver 100.

図3に示す様に、受信機100は、復調装置101と、アンテナ102とを備えている。受信機100は、端末1,2の受信機能部を構成している。   As shown in FIG. 3, the receiver 100 includes a demodulation device 101 and an antenna 102. The receiver 100 constitutes a reception function unit of the terminals 1 and 2.

《復調装置の構成》
復調装置101は、上記のパケット200がOOK(On/Off Keying)変調された無線信号を復調する。この復調装置101は、アンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7、コンパレータ8、同期部11、タイミングコントローラ12、クロック発生器13およびスイッチ21a〜21f,22a〜22fを有している。
<< Configuration of Demodulator >>
The demodulator 101 demodulates a radio signal obtained by modulating the above-described packet 200 with OOK (On / Off Keying). The demodulator 101 includes an amplifier 3, a mixer 4, a filter 5, an amplifier 6, a rectifier 7, a comparator 8, a synchronization unit 11, a timing controller 12, a clock generator 13, and switches 21a to 21f and 22a to 22f. .

〈復調処理部〉
上記のアンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8は、復調処理を行う復調処理部103を構成している。
<Demodulation processing section>
The amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7, and the comparator 8 constitute a demodulation processing unit 103 that performs demodulation processing.

復調処理部103においては、アンテナ102で受信されたRF信号が、アンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8によって順次復調処理されていくことにより、受信データが出力される。   In the demodulation processing unit 103, received data is output by sequentially demodulating the RF signal received by the antenna 102 by the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7 and the comparator 8. .

復調処理が行われるときには、後述するスイッチ21a〜21f,22a〜22fが閉じることにより、復調処理部103の各部が、電源ラインおよび接地ラインに接続される。これにより、復調処理部103の各部は復調時に電力が供給されて動作する。一方、復調処理が行われないときには、スイッチ21a〜21f,22a〜22fが開くことにより、復調処理部103の各部は、電源ラインおよび接地ラインから遮断されるので、電力が供給されずに動作を停止する。   When demodulation processing is performed, switches 21a to 21f and 22a to 22f, which will be described later, are closed, whereby each unit of the demodulation processing unit 103 is connected to the power supply line and the ground line. As a result, each unit of the demodulation processing unit 103 operates with power supplied during demodulation. On the other hand, when demodulation processing is not performed, the switches 21a to 21f and 22a to 22f are opened, so that each unit of the demodulation processing unit 103 is disconnected from the power supply line and the ground line, and thus operates without being supplied with power. Stop.

〈スイッチ〉
スイッチ21a〜21f(電力供給・供給停止手段)は、それぞれ電源ラインとアンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8とを接続または遮断するための開閉スイッチである。スイッチ22a〜22f(電力供給・供給停止手段)は、それぞれ接地ラインとアンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8とを接続または遮断するための開閉スイッチである。
<switch>
The switches 21a to 21f (power supply / supply stop means) are open / close switches for connecting or disconnecting the power supply line and the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7, and the comparator 8, respectively. The switches 22a to 22f (power supply / supply stop means) are open / close switches for connecting or disconnecting the ground line and the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7 and the comparator 8, respectively.

スイッチ21a〜21f,22a〜22fは、タイミングコントローラ12によって開閉が制御される。スイッチ21a〜21f,22a〜22fは、前述の様に、復調時に閉じ、非復調時に開くように制御される。   The switches 21a to 21f and 22a to 22f are controlled to be opened and closed by the timing controller 12. As described above, the switches 21a to 21f and 22a to 22f are controlled to be closed when demodulated and opened when not demodulated.

なお、以降の説明では、スイッチ21a〜21f,22a〜22fに共通して述べる場合、単にスイッチ21,22と称する。   In the following description, when common to the switches 21a to 21f and 22a to 22f, the switches 21 and 22 are simply referred to.

〈同期部〉
同期部11(シンボル期間抽出手段)は、コンパレータ8からの出力信号(受信データ)の変化点を検出することにより、出力信号のシンボル期間を抽出する。コンパレータ8からの出力信号は、OOK変調されたRF信号を復調した結果であるので、“0”,“1”で表される信号となり、その変化点が、立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジとなる。各エッジタイミングを、クロック発生器13により発生したクロックを基準にして検出する。図4に示す様に、この同期部11は、シフトレジスタ111、カウンタ112およびエッジ検出器113を有している。
<Synchronization part>
The synchronization unit 11 (symbol period extracting means) extracts the symbol period of the output signal by detecting the changing point of the output signal (received data) from the comparator 8. Since the output signal from the comparator 8 is the result of demodulating the OOK-modulated RF signal, it becomes a signal represented by “0” or “1”, and its change point becomes a rising edge or a falling edge. Each edge timing is detected based on the clock generated by the clock generator 13. As shown in FIG. 4, the synchronization unit 11 includes a shift register 111, a counter 112, and an edge detector 113.

シフトレジスタ111は、コンパレータ8の出力信号を所定量シフトさせ、異なるシフト量の2系統の信号を出力する。シフトレジスタ111の詳細については、後に説明する。   The shift register 111 shifts the output signal of the comparator 8 by a predetermined amount, and outputs two systems of signals with different shift amounts. Details of the shift register 111 will be described later.

シフトレジスタ111は、コンパレータ8の出力信号を、クロック発生器13により発生したクロックでシフトするとともに格納する。シフトレジスタ111の詳細については、後に説明する。   The shift register 111 shifts and stores the output signal of the comparator 8 with the clock generated by the clock generator 13. Details of the shift register 111 will be described later.

カウンタ112は、クロック発生器13により発生したクロックをカウントする。   The counter 112 counts the clock generated by the clock generator 13.

エッジ検出器113(エッジ検出手段)は、シフトレジスタ111に格納されたコンパレータ8の出力信号に基づいて、立ち上がりおよび立ち下がりのエッジ(変化点)を検出する。具体的には、エッジ検出器113は、シフトレジスタ111を構成する前段部分のレジスタ群と後半部分のレジスタ群に格納された2系統の信号の論理レベルの状態に基づいてエッジを検出する。また、エッジ検出器113は、エッジを検出するタイミングでカウンタ112のカウント値を記憶する。この検出・記憶されたエッジが、同期部11が検出した受信信号のシンボル期間の境界となる。   The edge detector 113 (edge detection means) detects rising and falling edges (change points) based on the output signal of the comparator 8 stored in the shift register 111. Specifically, the edge detector 113 detects an edge based on the logic level states of the two systems of signals stored in the preceding-stage register group and the latter-half register group constituting the shift register 111. Further, the edge detector 113 stores the count value of the counter 112 at the timing of detecting an edge. The detected / stored edge becomes the boundary of the symbol period of the received signal detected by the synchronization unit 11.

〈タイミングコントローラ〉
タイミングコントローラ12(電力供給制御手段)は、同期部11のエッジ検出器113で抽出されたシンボル期間およびクロック発生器13からのクロックに基づいて、パワーゲーティング用のスイッチ21,22のON/OFFを制御する。図4に示す様に、このタイミングコントローラ12は、カウンタ121およびゲーティング信号生成器122を有している。
<Timing controller>
The timing controller 12 (power supply control means) turns on / off the power gating switches 21 and 22 based on the symbol period extracted by the edge detector 113 of the synchronization unit 11 and the clock from the clock generator 13. Control. As shown in FIG. 4, the timing controller 12 includes a counter 121 and a gating signal generator 122.

カウンタ121は、クロック発生器13からのクロックをカウントする。このカウンタ121は、カウンタ112と同時に動作することはないので、カウンタ112と共用しても良い。また、カウンタ121は、復調の基準となるシンボル期間のタイミングを生成するために設けられている。このため、カウンタ121は、同期部11によって検出された立ち上がりおよび立ち下がりのエッジのタイミングでカウンタ値が0にリセットされる。   The counter 121 counts the clock from the clock generator 13. Since this counter 121 does not operate simultaneously with the counter 112, it may be shared with the counter 112. The counter 121 is provided for generating the timing of a symbol period that is a reference for demodulation. Therefore, the counter value of the counter 121 is reset to 0 at the rising and falling edge timings detected by the synchronization unit 11.

ゲーティング信号生成器122は、同期ワード201の復調では、シンボルの全期間を、スイッチ21,22をONする(電力供給を有効にする)アクティブ期間として設定する。また、ゲーティング信号生成器122は、データ202の復調では、シンボルの一部の期間のみをアクティブ期間として設定する。ゲーティング信号生成器122は、上記のアクティブ期間の設定を、エッジ検出器113によって検出されたエッジに基づいて行う。   In the demodulation of the synchronization word 201, the gating signal generator 122 sets the entire symbol period as an active period in which the switches 21 and 22 are turned ON (power supply is enabled). In addition, the gating signal generator 122 sets only a partial period of the symbol as an active period in the demodulation of the data 202. The gating signal generator 122 sets the active period based on the edge detected by the edge detector 113.

ゲーティング信号生成器122(電力供給動作手段)は、スイッチ21,22をON/OFFさせるゲーティング信号を発生する。特に、ゲーティング信号生成器122は、カウンタ121のカウント値に基づいて、上記のアクティブ期間に、スイッチ21,22をONさせるゲーティング信号を発生する。   The gating signal generator 122 (power supply operation means) generates a gating signal for turning the switches 21 and 22 ON / OFF. In particular, the gating signal generator 122 generates a gating signal for turning on the switches 21 and 22 during the active period based on the count value of the counter 121.

〈クロック発生器の構成〉
クロック発生器13(クロック発生手段)は、同期部11、タイミングコントローラ12およびミキサ4に与えるクロックを生成する回路である。このクロック発生器13は、水晶発振回路等の発振回路を含んでいる。
<Configuration of clock generator>
The clock generator 13 (clock generation means) is a circuit that generates a clock to be supplied to the synchronization unit 11, the timing controller 12, and the mixer 4. The clock generator 13 includes an oscillation circuit such as a crystal oscillation circuit.

〔受信機の動作〕
《通常の受信(復調)動作》
まず、上記の受信機100において、復調時の復調装置101の基本的な動作を説明する。この状態では、スイッチ21,22が閉じており、アンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8に電力が供給されている。
[Receiver operation]
<Normal reception (demodulation) operation>
First, the basic operation of the demodulation device 101 at the time of demodulation in the receiver 100 will be described. In this state, the switches 21 and 22 are closed, and power is supplied to the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7 and the comparator 8.

RF信号は、アンテナ102で受信されると、アンプ3で増幅される。増幅後のRF信号は、ミキサ4でIF信号に変換された後、フィルタ5で所望波のみが抽出される。この抽出波は、アンプ6により増幅されて、さらに整流器7により整流される。さらに、コンパレータ8により、整流器7の出力が基準電圧源23の基準電圧Vref(閾値)より大きいか否かが判定されて、電波の有無が判定される。この結果、RF信号が“0”,“1”からなるデジタルデータに復調されることにより、受信データが出力される。   When the RF signal is received by the antenna 102, it is amplified by the amplifier 3. The amplified RF signal is converted into an IF signal by the mixer 4, and then only a desired wave is extracted by the filter 5. The extracted wave is amplified by the amplifier 6 and further rectified by the rectifier 7. Further, the comparator 8 determines whether or not the output of the rectifier 7 is larger than the reference voltage Vref (threshold value) of the reference voltage source 23 to determine the presence or absence of radio waves. As a result, the RF signal is demodulated into digital data composed of “0” and “1”, whereby reception data is output.

《スリープ機能を用いた通信動作》
次いで、スリープ状態で間欠受信を行う場合の受信動作について説明する。
<< Communication using the sleep function >>
Next, a reception operation when intermittent reception is performed in the sleep state will be described.

ここで、端末2は、スリープ状態で間欠受信を行う様に動作し、ウェイクアップ機能により、端末1によってウェイクアップされるものとする。これにより、端末1が送信側となり、端末2が受信側となる。   Here, it is assumed that the terminal 2 operates to perform intermittent reception in the sleep state, and is woken up by the terminal 1 by the wakeup function. Thereby, the terminal 1 becomes a transmission side and the terminal 2 becomes a reception side.

図5は、ウェイクアップ機能を用いた端末1,2間の通信の状態を示す図である。図6は、同期ワードおよびデータの受信時におけるそれぞれのアクティブ期間の設定状態を示す図である。図7は、同期部11の動作を説明するためのタイミングチャートである。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state of communication between the terminals 1 and 2 using the wake-up function. FIG. 6 is a diagram illustrating a setting state of each active period at the time of reception of a synchronization word and data. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the synchronization unit 11.

なお、図7は、電磁波、コンパレータ出力、シフトレジスタ出力、カウント値およびクロックを表している。電磁波は、電磁波として受信されるRF信号である。コンパレータ出力はコンパレータ8の出力であり、シフトレジスタ出力はシフトレジスタ111の出力である。カウント値はカウンタ112がクロックをカウントする数である。このクロックは、クロック発生器13で発生するクロックである。   FIG. 7 shows electromagnetic waves, comparator outputs, shift register outputs, count values, and clocks. An electromagnetic wave is an RF signal received as an electromagnetic wave. The comparator output is the output of the comparator 8, and the shift register output is the output of the shift register 111. The count value is the number that the counter 112 counts the clock. This clock is a clock generated by the clock generator 13.

ここでは、図5に示す様に、端末1がスリープ状態の端末2に対してデータ送信を要求する場合を例に挙げて説明する。   Here, as shown in FIG. 5, a case where the terminal 1 requests data transmission to the terminal 2 in the sleep state will be described as an example.

〈スリープ状態から通信開始までの動作〉
まず、スリープ状態にある端末2において、受信機100のタイミングコントローラ12は、図5に示す様に、スイッチ21,22を、受信期間31a,31b,31c,…(アクティブ期間)でONにし、それ以外の期間でOFFにする。これにより、受信期間31a,31b,31c,…でのみ受信を行う間欠受信が可能となる。これに対し、端末1は、ウェイクアップ信号30を端末2に送信する。スリープ状態にある端末2は、受信期間31cでウェイクアップ信号30を受信すると、ウェイクアップして、ACK信号32を端末1に送信する。これにより、端末1は端末2をウェイクアップさせ、パケット200を端末2に送信することが可能となる。
<Operation from sleep state to communication start>
First, in the terminal 2 in the sleep state, the timing controller 12 of the receiver 100 turns on the switches 21 and 22 in the reception periods 31a, 31b, 31c,... (Active period) as shown in FIG. Turn off in periods other than. As a result, intermittent reception is possible in which reception is performed only in the reception periods 31a, 31b, 31c,. On the other hand, the terminal 1 transmits a wake-up signal 30 to the terminal 2. When the terminal 2 in the sleep state receives the wakeup signal 30 in the reception period 31c, the terminal 2 wakes up and transmits the ACK signal 32 to the terminal 1. As a result, the terminal 1 can wake up the terminal 2 and transmit the packet 200 to the terminal 2.

〈同期ワードの受信動作〉
端末2において、復調装置101のタイミングコントローラ12が、ACK信号32を上記の様に端末1に送信する指示を端末2の送信部に与えると、ACK信号32が送信部から送信されるとともに、同期ワード201を受信する期間が開始する。
<Sync word reception operation>
In the terminal 2, when the timing controller 12 of the demodulating apparatus 101 gives an instruction to transmit the ACK signal 32 to the terminal 1 as described above to the transmission unit of the terminal 2, the ACK signal 32 is transmitted from the transmission unit and synchronized. The period for receiving word 201 begins.

端末2は、ACK信号32を送信すると受信側の端末として機能し、端末1は、ACK信号32を受信すると送信側の端末として機能する。したがって、以下の説明においては、端末1を送信側端末と称し、端末2を受信側端末と称する。   When the terminal 2 transmits the ACK signal 32, it functions as a receiving terminal, and when the terminal 1 receives the ACK signal 32, it functions as a transmitting terminal. Therefore, in the following description, the terminal 1 is referred to as a transmitting terminal and the terminal 2 is referred to as a receiving terminal.

上記の様に同期ワード201を受信する期間が開始するのと同時に、タイミングコントローラ12は、図6に示す様に、スイッチ21,22を常にONにするアクティブ期間33bを設定する。これにより、復調装置101は、スイッチ21,22がONするので、アンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8が動作し、送信側端末が出力したRF信号(電磁波)を常に受信する。同期ワード201の電磁波がすべて受信されることにより、同期部11は、同期ワード201からシンボル期間Tsymを抽出する。   At the same time when the period for receiving the synchronization word 201 starts as described above, the timing controller 12 sets an active period 33b in which the switches 21 and 22 are always ON as shown in FIG. As a result, in the demodulator 101, since the switches 21 and 22 are turned on, the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7 and the comparator 8 are operated, and the RF signal (electromagnetic wave) output from the transmission side terminal is operated. Always receive. When all the electromagnetic waves of the synchronization word 201 are received, the synchronization unit 11 extracts the symbol period Tsym from the synchronization word 201.

タイミングコントローラ12は、スイッチ21,22がONすると同時にカウンタ112を起動する。同期部11では、カウンタ112が、カウント動作を開始すると、クロック発生器13から出力されるクロックをカウントしていく。また、コンパレータ8の出力信号は、シフトレジスタ111によってクロックに同期してシフトする。   The timing controller 12 activates the counter 112 at the same time as the switches 21 and 22 are turned ON. In the synchronization unit 11, when the counter 112 starts the counting operation, the clock output from the clock generator 13 is counted. The output signal of the comparator 8 is shifted in synchronization with the clock by the shift register 111.

図7に示す様に、受信側端末が受信する電磁波が“0”から“1”に変化すると、コンパレータ8の出力信号も“0”から“1”に変化する。すると、同期部11では、エッジ検出器113が、シフトレジスタ111の出力からエッジを検出し、エッジを検出したタイミングでカウンタ112のカウント値Nsを記憶する。電磁波が“1”から“0”に変化した場合も、エッジ検出器113は、シフトレジスタ111の出力からエッジを検出し、エッジを検出したタイミングでカウンタ112のカウント値Neを記憶する。   As shown in FIG. 7, when the electromagnetic wave received by the receiving terminal changes from “0” to “1”, the output signal of the comparator 8 also changes from “0” to “1”. Then, in the synchronization unit 11, the edge detector 113 detects an edge from the output of the shift register 111 and stores the count value Ns of the counter 112 at the timing when the edge is detected. Even when the electromagnetic wave changes from “1” to “0”, the edge detector 113 detects an edge from the output of the shift register 111 and stores the count value Ne of the counter 112 at the timing when the edge is detected.

これにより、同期部11は、クロック発生器13が出力するクロックを時間基準として、シンボル期間Tsymのエッジ(境界)のタイミングとしてカウント値Ns,Neを取得する。また、同期部11は、カウント値Ns,Neを用いて(Ns+Ne)÷2を計算することにより、この値をシンボル期間中央のタイミングとして検出する。   Accordingly, the synchronization unit 11 acquires the count values Ns and Ne as the timing of the edge (boundary) of the symbol period Tsym with the clock output from the clock generator 13 as a time reference. Further, the synchronization unit 11 calculates (Ns + Ne) / 2 by using the count values Ns and Ne, thereby detecting this value as the timing at the center of the symbol period.

上記の例では、シンボル“1”のエッジタイミングについて説明したが、シンボル“0”の場合には、上記の場合と異なり、“0”と“1”とが入れ替わる。これにより、エッジ検出器113は、シンボル“1”がシンボル“0”に変わるタイミングのカウント値Nsを記憶し、シンボル“0”がシンボル“1”に変わるタイミングのカウント値Neを記憶する。   In the above example, the edge timing of the symbol “1” has been described. However, in the case of the symbol “0”, “0” and “1” are interchanged unlike the above case. As a result, the edge detector 113 stores the count value Ns when the symbol “1” changes to the symbol “0”, and stores the count value Ne when the symbol “0” changes to the symbol “1”.

なお、現シンボルのカウント値Neは、次シンボルのカウント値Nsに相当するので、同期ワード201の受信中には、常にシンボル“0”とシンボル“1”とのエッジ(境界)が繰り返し検出されることになる。   Since the count value Ne of the current symbol corresponds to the count value Ns of the next symbol, the edge (boundary) between the symbol “0” and the symbol “1” is always repeatedly detected while the synchronization word 201 is being received. Will be.

上記の処理は、予め定められた同期ワード201のパターンが終了するまで繰り返される。   The above process is repeated until a predetermined pattern of the synchronization word 201 is completed.

〈データの受信動作〉
上記の様にして、同期ワード201の受信が終了すると、受信側端末においては、データ202の受信動作に移行する。
<Data reception operation>
As described above, when the reception of the synchronization word 201 is completed, the receiving side terminal shifts to a data 202 reception operation.

同期ワード201は、通信プロトコルとして予め定められている。送信側端末および受信側端末では、それぞれの送信機および受信機100がともに同期ワードパターンを記憶している。受信側端末の受信機100は、記憶している同期ワードパターンと受信信号のパターンとを照合して、両者が一致しないと判定することにより、同期ワード201からデータ202になったことを認識する。あるいは、受信機100は、図6に示す様に、“0”,“1”が交互に配置される同期ワード201の場合、“0”,“1”の数をカウントしたカウント値が予め定められた値に達すると、同期ワード201からデータ202になったことを認識する様にしても良い。   The synchronization word 201 is predetermined as a communication protocol. In the transmitting side terminal and the receiving side terminal, both the transmitter and the receiver 100 store the synchronization word pattern. The receiver 100 of the receiving terminal compares the stored synchronization word pattern with the received signal pattern and determines that they do not match, thereby recognizing that the synchronization word 201 is changed to the data 202. . Alternatively, as shown in FIG. 6, in the case of the synchronization word 201 in which “0” and “1” are alternately arranged, the receiver 100 determines in advance a count value obtained by counting the number of “0” and “1”. When the set value is reached, it may be recognized that the synchronization word 201 is changed to the data 202.

図7に示す様に、電磁波において“0”と“1”とが変わる境界のタイミングは、送信側端末のクロック発生器13で発生するクロックのタイミングで決まる。一方、図7に示すクロックは、受信側端末のクロック発生器13で発生するクロックである。送信側端末と受信側端末とで、双方のクロック発生器13を構成する発振回路の発振周波数が微妙に異なると、上記のカウント値Ns,Neのタイミングが、シンボル毎に異なる場合がある。   As shown in FIG. 7, the timing of the boundary where “0” and “1” change in the electromagnetic wave is determined by the timing of the clock generated by the clock generator 13 of the transmitting terminal. On the other hand, the clock shown in FIG. 7 is a clock generated by the clock generator 13 of the receiving terminal. If the oscillation frequency of the oscillation circuit constituting both clock generators 13 is slightly different between the transmission side terminal and the reception side terminal, the timings of the count values Ns and Ne may be different for each symbol.

上記の様な場合、同期部11は、シンボル毎に検出したシンボル期間長(Ne−Ns)の平均を計算しておく。これにより、発振周波数の微妙な差の影響を抑制することが可能となる。また、同期部11は、この様にして計算されたシンボル期間長(Ne−Ns)を記憶しておき、データ受信でのアクティブ期間の設定に利用する。   In such a case, the synchronization unit 11 calculates the average of the symbol period length (Ne−Ns) detected for each symbol. Thereby, it becomes possible to suppress the influence of a subtle difference in oscillation frequency. Further, the synchronization unit 11 stores the symbol period length (Ne−Ns) calculated in this manner and uses it for setting an active period in data reception.

データ202の復調時、復調装置101のタイミングコントローラ12は、図6に示す様に、スイッチ21,22をONにするアクティブ期間33aを設定する。これにより、復調装置101は、アクティブ期間33aだけRF信号の復調を行うので、データ202を受信するときにアンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8で消費される電力を削減することが可能である。消費電力の削減効果は、シンボル期間Tsymの長さであるシンボル期間長とアクティブ期間33aとの比で決まる。   When demodulating the data 202, the timing controller 12 of the demodulator 101 sets an active period 33a for turning on the switches 21 and 22, as shown in FIG. As a result, the demodulator 101 demodulates the RF signal only during the active period 33a, so that the power consumed by the amplifier 3, the mixer 4, the filter 5, the amplifier 6, the rectifier 7 and the comparator 8 when receiving the data 202 is reduced. It is possible to reduce. The effect of reducing power consumption is determined by the ratio of the symbol period length, which is the length of the symbol period Tsym, to the active period 33a.

タイミングコントローラ12は、同期ワード201からデータ202に変わると同時にカウンタ121を起動する。カウンタ121は、カウント動作を開始すると、クロック発生器13から出力されるクロックをカウントしていく。カウンタ121の周期は、同期部11が計算して記憶しておいた上記のシンボル期間長(Ne−Ns)に合わせて設定されている。具体的には、カウンタ121は、カウンタ値が(Ne−Ns−1)に達した時点で0にリセットされる。カウンタ121をこの様に動作させると、カウンタ121のカウント値が(Ns+Ne)÷2に達する時点がシンボル期間の中央となる。   The timing controller 12 activates the counter 121 at the same time as changing from the synchronization word 201 to the data 202. When the counter 121 starts the counting operation, the counter 121 counts the clock output from the clock generator 13. The cycle of the counter 121 is set according to the symbol period length (Ne−Ns) calculated and stored by the synchronization unit 11. Specifically, the counter 121 is reset to 0 when the counter value reaches (Ne−Ns−1). When the counter 121 is operated in this way, the time when the count value of the counter 121 reaches (Ns + Ne) / 2 is the center of the symbol period.

また、ゲーティング信号生成器122は、カウンタ121の起動と同時に、スイッチ21,22がOFFとなるゲーティング信号を生成して出力する。そして、ゲーティング信号生成器122は、カウンタ121が生成するタイミングを基準にして、図6で示すアクティブ期間33aの間だけ、スイッチ21,22をONさせるゲーティング信号を生成して出力する。具体的には、ゲーティング信号生成器122は、アクティブ期間33aの開始時間および終了時間に対応したカウント値をそれぞれ設定しておき、カウンタ121のカウント値が設定されたカウント値に達したタイミングで規定されるアクティブ期間33aに、上記のゲーティング信号を生成する。   The gating signal generator 122 generates and outputs a gating signal that turns off the switches 21 and 22 simultaneously with the activation of the counter 121. Then, the gating signal generator 122 generates and outputs a gating signal for turning on the switches 21 and 22 only during the active period 33a shown in FIG. 6 with reference to the timing generated by the counter 121. Specifically, the gating signal generator 122 sets count values corresponding to the start time and end time of the active period 33a, and at the timing when the count value of the counter 121 reaches the set count value. The gating signal is generated in the defined active period 33a.

〔アクティブ期間の設定〕
続いて、アクティブ期間33aの設定について詳細に説明する。
[Setting the active period]
Next, the setting of the active period 33a will be described in detail.

〈クロックの周波数誤差・偏差による影響〉
図8は、送信側端末の送信側クロックCLKaおよび受信側端末の受信側クロックCLKb〜CLKdのタイミングを示す図である。図9は、シンボル期間が送信側端末のクロックCLKaで決定されるRF信号(送信データ)と、受信側端末のクロックCLKb〜CLKdでそれぞれ決定されるアクティブ期間33aの位置(通常、左シフト、右シフト)を示す図である。
<Effect of clock frequency error / deviation>
FIG. 8 is a diagram illustrating timings of the transmission side clock CLKa of the transmission side terminal and the reception side clocks CLKb to CLKd of the reception side terminal. FIG. 9 shows the positions of the RF signal (transmission data) whose symbol period is determined by the clock CLKa of the transmitting terminal and the active period 33a determined by the clocks CLKb to CLKd of the receiving terminal (normally, left shift, right FIG.

タイミングコントローラ12は、アクティブ期間33aを通信のシンボル期間の中央に設定する。アクティブ期間33aの設定精度は、送信側端末および受信側端末のクロック発生器13のクロックに生じる周波数許容偏差としての周波数誤差・周波数偏差(PPM)とデータ長とで決まる。   The timing controller 12 sets the active period 33a at the center of the communication symbol period. The setting accuracy of the active period 33a is determined by the frequency error / frequency deviation (PPM) as a frequency tolerance generated in the clock of the clock generator 13 of the transmitting terminal and the receiving terminal and the data length.

送信データのシンボル期間は、送信側端末の送信側クロックCLKaで決まる。受信側クロック周波数が送信側クロック周波数と一致する場合には、図8に示す様に、受信側クロックCLKbのタイミングが送信側クロックCLKaのタイミングと異なっても、両者のクロック周期が完全に一致するので、両者の間隔は一定に保たれる。この場合、図9に示す様に、復調装置101のタイミングコントローラ12のアクティブ期間33aは、送信データのシンボル期間Tsymに対して時間ともにシフトすることはない。   The symbol period of the transmission data is determined by the transmission side clock CLKa of the transmission side terminal. When the reception side clock frequency matches the transmission side clock frequency, even if the timing of the reception side clock CLKb is different from the timing of the transmission side clock CLKa as shown in FIG. Therefore, the distance between the two is kept constant. In this case, as shown in FIG. 9, the active period 33a of the timing controller 12 of the demodulator 101 does not shift with time with respect to the symbol period Tsym of the transmission data.

次に、受信側クロック周波数が送信側クロック周波数より高い場合には、受信側端末のクロック周期が送信側端末のクロック周期に比べて短くなる。したがって、図8に示す様に、送信側クロックCLKaを基準にすると、受信側クロックCLKcは左側にシフトする。送信側クロックCLKaでシンボル期間Tsymが決定されるOOK変調されたRF信号は、上記の様に左側にシフトした受信側クロックCLKcでアクティブ期間33aが決定されるパワーゲーティングによって復調される。この場合、アクティブ期間33aも、図9に示すRF信号の送信データを基準にすると、図9に示す様に左側にシフトすることになる。   Next, when the reception side clock frequency is higher than the transmission side clock frequency, the clock cycle of the reception side terminal is shorter than the clock cycle of the transmission side terminal. Therefore, as shown in FIG. 8, when the transmission side clock CLKa is used as a reference, the reception side clock CLKc is shifted to the left. The RF signal subjected to OOK modulation in which the symbol period Tsym is determined by the transmission side clock CLKa is demodulated by power gating in which the active period 33a is determined by the reception side clock CLKc shifted to the left side as described above. In this case, the active period 33a is also shifted to the left as shown in FIG. 9 with reference to the transmission data of the RF signal shown in FIG.

逆に、受信側クロック周波数が送信側クロック周波数より低い場合には、受信側端末のクロック周期が送信側端末のクロック周期に比べて長くなる。したがって、図8に示す様に、送信側クロックCLKaを基準にすると、受信側クロックCLKdは右側にシフトする。これに応じて、アクティブ期間33aも、図9に示すRF信号の送信データに対して、図9に示す様に右側にシフトすることになる。   Conversely, when the receiving clock frequency is lower than the transmitting clock frequency, the clock cycle of the receiving terminal is longer than the clock cycle of the transmitting terminal. Therefore, as shown in FIG. 8, when the transmission side clock CLKa is used as a reference, the reception side clock CLKd is shifted to the right side. In response to this, the active period 33a is also shifted to the right as shown in FIG. 9 with respect to the RF signal transmission data shown in FIG.

送信側端末および受信側端末のクロック周波数誤差・偏差が完全に一致する0PPMの場合には、送信データのシンボル期間Tsymとアクティブ期間33aの関係は常に一定である。したがって、タイミングコントローラ12は、アクティブ期間33aを2つのシンボル期間Tsymにまたがらない範囲で任意に設定することが可能である。   In the case of 0 PPM in which the clock frequency errors and deviations of the transmission side terminal and the reception side terminal completely match, the relationship between the symbol period Tsym of the transmission data and the active period 33a is always constant. Therefore, the timing controller 12 can arbitrarily set the active period 33a within a range not extending over the two symbol periods Tsym.

送信側端末および受信側端末のクロックの周波数誤差・偏差が完全に一致しない場合には、タイミングコントローラ12は、アクティブ期間33aを通信のシンボル期間Tsymの中央に設定する。その設定の精度は、クロックの周波数誤差・偏差で決まる1シンボル当たりのアクティブ期間33aのシフト量と、パケット200の長さとの積で決まる。   When the frequency errors and deviations of the clocks of the transmitting terminal and the receiving terminal do not completely match, the timing controller 12 sets the active period 33a to the center of the communication symbol period Tsym. The accuracy of the setting is determined by the product of the shift amount of the active period 33a per symbol determined by the frequency error / deviation of the clock and the length of the packet 200.

ここで、送信側端末のクロックの周波数および周期をそれぞれFsおよびTsとし、受信側端末のクロックの周波数および周期をそれぞれFs’およびTs’とし、周波数Fs’が周波数Fsに対しαの周波数誤差・偏差を持つとする。すると、受信側クロックの周期は、式(1)の様に表される。   Here, the frequency and period of the clock of the transmitting terminal are respectively Fs and Ts, the frequency and period of the clock of the receiving terminal are respectively Fs ′ and Ts ′, and the frequency Fs ′ is a frequency error of α with respect to the frequency Fs. Suppose you have a deviation. Then, the period of the receiving clock is expressed as shown in Equation (1).

Figure 2013090009
Figure 2013090009

送信側端末および受信側端末における1周期当たりのクロック周期の差δTsは、周波数誤差・偏差αがPPMのオーダーであるならば、α≪1であるので、式(2)の様に表される。   The difference δTs in the clock period per cycle between the transmitting side terminal and the receiving side terminal is expressed by the following equation (2) because α << 1 if the frequency error / deviation α is in the order of PPM. .

Figure 2013090009
Figure 2013090009

パケット200のパケット長がNシンボルで構成される場合には、パケット200の最終シンボルにおける送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差は、N×δTsになる。図10は、このパケット長と累積誤差との関係を示すグラフである。   When the packet length of the packet 200 is composed of N symbols, the clock accumulation error of the transmitting terminal and the receiving terminal in the final symbol of the packet 200 is N × δTs. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the packet length and the accumulated error.

ここで、一例として、周波数誤差・偏差が100ppmの場合を考える。パケット長が2000シンボルであれば、蓄積誤差は0.2Tsymとなり、パケット長が5000シンボルであれば、累積誤差は0.5Tsymとなる。この状態で、受信機100が2000シンボルのパケット長を有する送信信号を受信すると、復調装置101のタイミングコントローラ12が生成するアクティブ期間33aもパケット200の全体で0.2Tsymシフトすることになる。   Here, as an example, consider a case where the frequency error / deviation is 100 ppm. If the packet length is 2000 symbols, the accumulation error is 0.2 Tsym, and if the packet length is 5000 symbols, the accumulated error is 0.5 Tsym. In this state, when the receiver 100 receives a transmission signal having a packet length of 2000 symbols, the active period 33a generated by the timing controller 12 of the demodulator 101 is also shifted by 0.2 Tsym as a whole.

累積誤差を小さくするには、受信側端末におけるクロックの周波数誤差・偏差の最大値に対して、送信に支障がない範囲でパケット長を極力短くすることが好ましい。それゆえ、端末間の通信を設計・設定する際に、送信側端末および受信側端末で採用しているクロック発生器13が発生するクロックの周波数誤差・偏差の上限値から決まる累積誤差を小さくするようにパケット長を決定すればよい。   In order to reduce the accumulated error, it is preferable to shorten the packet length as much as possible within a range in which transmission is not hindered with respect to the maximum value of the clock frequency error / deviation at the receiving terminal. Therefore, when designing and setting communication between terminals, the accumulated error determined from the upper limit value of the frequency error / deviation of the clock generated by the clock generator 13 employed in the transmitting terminal and the receiving terminal is reduced. The packet length may be determined as follows.

具体的には、図10に示す様に、周波数誤差・偏差が大きい場合には累積誤差も大きくなるので、パケット長を短くし、周波数誤差・偏差が小さい場合には累積誤差も小さくなるので、パケット長を小さくする。このため、周波数誤差・偏差の最大値がわかれば、この最大値以上の値を上限値として設定し、この上限値に応じて、累積誤差が所定の範囲内に収まる様にパケット長を所望に決定する。   Specifically, as shown in FIG. 10, since the accumulated error also increases when the frequency error / deviation is large, the packet length is shortened, and when the frequency error / deviation is small, the accumulated error also decreases. Reduce the packet length. For this reason, if the maximum value of the frequency error / deviation is known, a value equal to or greater than this maximum value is set as the upper limit value, and the packet length is set as desired so that the accumulated error falls within a predetermined range according to the upper limit value. decide.

例えば、許容偏差が±50ppmの場合、送受信側端末の一方の許容偏差が+50ppmとなり、他方の許容偏差が−50ppmとなるときにワーストケースとなり、送受信側端末間の周波数誤差・偏差の最大値が100ppmとなる。そこで、マージンがmであるとすると、上限値は100+m(ppm)となる。この場合、蓄積誤差を0.2Tsym以下に抑える必要があれば、周波数誤差・偏差が100+m(ppm)であるときの図10に示す様なパケット長と累積誤差との比例関係から、0.2Tsym以下の範囲でパケット長を決定する。図10には、周波数誤差・偏差が100+m(ppm)であるときの上記の関係については示されていないが、周波数誤差・偏差の各値について上記の比例関係は既知であるものとする。   For example, when the allowable deviation is ± 50 ppm, the worst case occurs when one allowable deviation of the transmitting / receiving terminal is +50 ppm and the other allowable deviation is −50 ppm, and the maximum frequency error / deviation between the transmitting and receiving terminals is 100 ppm. Therefore, if the margin is m, the upper limit value is 100 + m (ppm). In this case, if it is necessary to suppress the accumulation error to 0.2 Tsym or less, from the proportional relationship between the packet length and the accumulated error as shown in FIG. 10 when the frequency error / deviation is 100 + m (ppm), 0.2 Tsym The packet length is determined within the following range. FIG. 10 does not show the above relationship when the frequency error / deviation is 100 + m (ppm), but it is assumed that the proportional relationship is known for each value of the frequency error / deviation.

ここで、最大値以上の値を上限値とするのは、クロックの周波数誤差・偏差がクロック発生器13の発振回路において振動子として用いられる水晶によって決まるため、水晶のメーカーが保証する周波数誤差・偏差の最大値にマージンを持たせるためである。   Here, the upper limit value is set to a value equal to or greater than the maximum value because the frequency error / deviation of the clock is determined by the crystal used as a vibrator in the oscillation circuit of the clock generator 13, and therefore the frequency error This is to provide a margin for the maximum deviation.

なお、上記の例では、周波数誤差・偏差の最大値を基に設定した上限値に応じてパケット長を決定するが、パケット長の決定方法はこれには限定されない。例えば、まず所望のパケット長を決定してから、それに応じて上限値を決定しておき、その上限値を満たす水晶を採用する様にしてもよい。   In the above example, the packet length is determined according to the upper limit value set based on the maximum value of the frequency error / deviation, but the method for determining the packet length is not limited to this. For example, a desired packet length may be determined first, an upper limit value may be determined accordingly, and a crystal that satisfies the upper limit value may be employed.

この様に、周波数誤差・偏差の上限値に応じてパケット長が決定されるので、送信側端末および受信側端末のクロックの間に周波数誤差・偏差の差が生じても、その差に基づく送信側端末および受信側端末のクロックの蓄積誤差を所定の範囲内に抑えることが出来る。これにより、周波数誤差・偏差によるアクティブ期間33aのシフト量を小さくすることが出来る。それゆえ、アクティブ期間33aが、シンボル期間Tsymの中央に精度良く設定されるので、2つのシンボル期間にまたがることはない。   Thus, since the packet length is determined according to the upper limit value of the frequency error / deviation, even if a difference in frequency error / deviation occurs between the clocks of the transmitting terminal and the receiving terminal, transmission based on the difference is performed. The clock accumulation error of the side terminal and the receiving side terminal can be suppressed within a predetermined range. Thereby, the shift amount of the active period 33a due to the frequency error / deviation can be reduced. Therefore, since the active period 33a is accurately set at the center of the symbol period Tsym, the active period 33a does not extend over two symbol periods.

なお、上記のTsymはシンボル長(シンボル期間)を表す。   Note that Tsym represents a symbol length (symbol period).

〈アクティブ期間の中心時間の決定〉
図11は、アクティブ期間33aの中心時間t0の決定方法を示す図である。
<Determining the central time of the active period>
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of determining the center time t0 of the active period 33a.

図11に示す様に、ゲーティング信号生成器122は、アクティブ期間33aの中心時間t0をシンボル長内で設定する。したがって、中心時間t0は、0≦t0≦Tsymを満たす。ここで、パケット長がNシンボルであるとき、クロックの周波数誤差・偏差による累積誤差は、図11に示す様に±NδTsとなる。したがって、送信側端末および受信側端末でクロックに周波数誤差・偏差がある状態で、復調装置101が復調処理を行うとき、ゲーティング信号生成器122が生成するアクティブ期間33aの中心時間t0が式(3)を満たせば良い。これにより、クロックの周波数誤差・偏差を全く補正しないフリーラン状態でタイミングコントローラ12を動作させても、パケット期間において、アクティブ期間33aは常に同一シンボル期間内に留まり、2つのシンボル期間にまたがることはない。   As shown in FIG. 11, the gating signal generator 122 sets the center time t0 of the active period 33a within the symbol length. Therefore, the center time t0 satisfies 0 ≦ t0 ≦ Tsym. When the packet length is N symbols, the accumulated error due to the clock frequency error / deviation is ± NδTs as shown in FIG. Therefore, when the demodulating apparatus 101 performs demodulation processing in a state where there is a frequency error / deviation in the clock at the transmitting terminal and the receiving terminal, the center time t0 of the active period 33a generated by the gating signal generator 122 is Satisfy 3). As a result, even if the timing controller 12 is operated in a free-run state in which no clock frequency error / deviation is corrected, the active period 33a always remains within the same symbol period in the packet period, and does not extend over two symbol periods. Absent.

Figure 2013090009
Figure 2013090009

したがって、復調装置101は、アクティブ期間33aでパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを受信することが可能となる。アクティブ期間33aの中心時間t0の範囲は、データ200のシンボル数N(パケット長)、クロックの周波数誤差・偏差α、アクティブ期間長Taとすると、式(3)により定まる。   Therefore, the demodulator 101 can receive data without any problem while performing power gating in the active period 33a. The range of the center time t0 of the active period 33a is determined by the equation (3) when the number of symbols N of the data 200 (packet length), the clock frequency error / deviation α, and the active period length Ta.

〈アクティブ期間の開始時間および終了時間の設定〉
ここで、ゲーティング信号生成器122は、カウンタ121のカウント値を基準として、前述の様に、アクティブ期間33aの開始時間をNasと設定し、アクティブ期間33aの終了時間をNaeと設定する。また、前述の受信側端末のクロック周期Ts’、送信側端末および受信側端末における1周期当たりのクロック周期の差(クロック周期差)δTsならびにシンボル数Nを用いる。これにより、式(4)および式(5)の関係が得られる。
<Setting the start time and end time of the active period>
Here, the gating signal generator 122 sets the start time of the active period 33a as Nas and sets the end time of the active period 33a as Nae as described above with reference to the count value of the counter 121. Further, the clock cycle Ts ′ of the receiving terminal, the clock cycle difference (clock cycle difference) δTs per cycle between the transmitting terminal and the receiving terminal, and the number N of symbols are used. Thereby, the relationship of Formula (4) and Formula (5) is obtained.

Figure 2013090009
Figure 2013090009

Figure 2013090009
Figure 2013090009

式(4)および式(5)を満たせば、送信側端末および受信側端末のクロックに周波数誤差・偏差αが存在しても、アクティブ期間33aが2つのシンボルにまたがることはない。クロック周期差δTsは、クロック発生器13を構成する発振回路の周波数誤差・偏差αのワースト値の2倍に設定される。ここで、2倍となる理由は、周波数誤差・偏差αが、一般に±50ppm程度に規定されているので、周波数誤差・偏差αが、送信側端末で+50ppmであり、受信側端末で−50ppmである場合、送受信端末での周波数誤差・偏差αが100ppmとなることである。符号が逆向きになる場合を考えて、「周波数偏差のワースト値の2倍」としている。例えば、水晶発振回路の場合には、水晶の許容偏差(PPM)で、発振周波数の許容偏差が決まる。   If Expression (4) and Expression (5) are satisfied, the active period 33a does not extend over two symbols even if there is a frequency error / deviation α in the clocks of the transmitting terminal and the receiving terminal. The clock cycle difference δTs is set to twice the worst value of the frequency error / deviation α of the oscillation circuit constituting the clock generator 13. Here, the reason why the frequency is doubled is that the frequency error / deviation α is generally defined to be about ± 50 ppm. Therefore, the frequency error / deviation α is +50 ppm at the transmitting terminal and −50 ppm at the receiving terminal. In some cases, the frequency error / deviation α at the transmission / reception terminal is 100 ppm. Considering the case where the sign is reversed, it is “twice the worst value of the frequency deviation”. For example, in the case of a crystal oscillation circuit, the allowable deviation of the oscillation frequency is determined by the allowable deviation (PPM) of the crystal.

アクティブ期間(Nae−Nas)が短いほど、消費電力が削減されるので、式(4)および式(5)を満たしやすくなるだけでなく、送信側端末および受信側端末の間で生じるクロックの周波数誤差・偏差αによる影響も受けにくくなる。しかし、復調装置101の各部が、所望の処理を行うのに必要な最短の処理時間がある場合には、アクティブ期間33aの長さを最短処理時間よりも長い値に設定する必要がある。例えば、フィルタ5では、入力信号が入力されてから出力が有意な信号を出すまでの時間(遅延時間)が、周波数特性や構成により異なる。したがって、フィルタ5に関しては、フィルタ5の遅延時間が最短処理時間となる。   Since the power consumption is reduced as the active period (Nae-Nas) is shorter, not only the expressions (4) and (5) are easily satisfied, but also the frequency of the clock generated between the transmitting terminal and the receiving terminal. It becomes difficult to be affected by the error / deviation α. However, when each unit of the demodulator 101 has the shortest processing time necessary for performing a desired process, it is necessary to set the length of the active period 33a to a value longer than the shortest processing time. For example, in the filter 5, the time (delay time) from when an input signal is input to when a signal with a significant output is output differs depending on the frequency characteristics and configuration. Therefore, for the filter 5, the delay time of the filter 5 is the shortest processing time.

この様に、アクティブ期間33aの開始時間Nasおよび終了時間Naeの設定では、周波数偏差のワースト値、最短処理時間、消費電力等がトレードオフの関係にある。したがって、シミュレーションや試作機による評価によって、これらの値を目的の通信に最適化した値に選択する。   Thus, in setting the start time Nas and end time Nae of the active period 33a, the worst value of frequency deviation, the shortest processing time, power consumption, and the like are in a trade-off relationship. Therefore, these values are selected as values optimized for the target communication by simulation or evaluation by a prototype.

ゲーティング信号生成器122は、カウンタ121のカウンタ値を基準として、アクティブ期間33a(Nas〜Nae)のみスイッチ21,22がONとなるパワーゲーティング信号を生成して出力する。また、ゲーティング信号生成器122は、上記のアクティブ期間33a以外ではスイッチ21,22がOFFとなるパワーゲーティング信号を生成して出力する。これにより、データ202の受信中に、アクティブ期間33aを図6に示す様に設定することが可能となる。   The gating signal generator 122 generates and outputs a power gating signal in which the switches 21 and 22 are turned on only during the active period 33a (Nas to Nae) with reference to the counter value of the counter 121. In addition, the gating signal generator 122 generates and outputs a power gating signal in which the switches 21 and 22 are OFF during the period other than the active period 33a. As a result, during reception of the data 202, the active period 33a can be set as shown in FIG.

〈アクティブ期間の調整〉
図12は、カウンタ112のカウント値に基づくアクティブ期間33aの生成を示す図である。
<Adjustment of active period>
FIG. 12 is a diagram illustrating generation of the active period 33 a based on the count value of the counter 112.

同期部11は、同期ワード201の復調時に、図12に示す様にシンボル期間Tsymの両端をカウンタ112で計測する。この場合には、図12に示す様に、シンボル期間の正確な計測は出来ず、測定誤差はクロック周期Tclkの程度となる。しかし、前述の様に、アクティブ期間33aが式(3)を満たせば、復調装置101はパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを受信することが可能となる。   The synchronization unit 11 measures both ends of the symbol period Tsym with the counter 112 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 12, the symbol period cannot be accurately measured, and the measurement error is about the clock cycle Tclk. However, as described above, if the active period 33a satisfies Expression (3), the demodulator 101 can receive data without any problem while performing power gating.

そこで、同期部11は、時間の制御単位がカウンタ112のカウント値で決まることを考慮して、アクティブ期間33aが式(3)を満たす様に、パケット長N、クロックの周波数誤差・偏差α、アクティブ期間長Taを調整する。すると、同期部11は、PLLやCDRといった回路を用いることなく、復調装置101が同期ワード201を復調する際に、低消費電力で、本発明に必要な精度でシンボル期間の抽出が可能となる。   Therefore, in consideration of the fact that the control unit of time is determined by the count value of the counter 112, the synchronization unit 11 sets the packet length N, the clock frequency error / deviation α, so that the active period 33a satisfies Equation (3). The active period length Ta is adjusted. Then, the synchronization unit 11 can extract the symbol period with low power consumption and the accuracy required for the present invention when the demodulation device 101 demodulates the synchronization word 201 without using a circuit such as PLL or CDR. .

また、データ202を復調装置101が復調する際に、タイミングコントローラ12は、図12に示す様に、アクティブ期間33aの中心時間t0をカウンタで生成する。この場合には、アクティブ期間33aはクロック周期Tclkの間隔で生成されることになる。この場合も、カウンタで生成されるタイミングで、かつ、アクティブ期間33aが式(3)を満たすならば、復調装置101はパワーゲーティングを行いながら問題無くデータを復調することが可能となる。   When the demodulator 101 demodulates the data 202, the timing controller 12 generates a center time t0 of the active period 33a with a counter as shown in FIG. In this case, the active period 33a is generated at an interval of the clock cycle Tclk. Also in this case, if the timing generated by the counter and the active period 33a satisfy Expression (3), the demodulator 101 can demodulate data without any problem while performing power gating.

〔同期部の詳細〕
さらに、同期部11について詳細に説明する。
[Details of synchronization section]
Further, the synchronization unit 11 will be described in detail.

図13(a)および(b)は、シフトレジスタ111a,111bの構成を示すブロック図である。   FIGS. 13A and 13B are block diagrams showing the configuration of the shift registers 111a and 111b.

《第1のシフトレジスタ》
図13(a)に示すシフトレジスタ111aは、シフトレジスタとして同期部11に設けられる。このシフトレジスタ111aは、2段のレジスタ114a,114bによって構成されている。
<< First shift register >>
A shift register 111a illustrated in FIG. 13A is provided in the synchronization unit 11 as a shift register. The shift register 111a includes two stages of registers 114a and 114b.

〈シフトレジスタの構成〉
レジスタ114aは、クロック発生器13からのクロックで動作する。ここで、クロック発生器13は、シンボル長よりも周期が短いクロックを生成する。
<Configuration of shift register>
The register 114 a operates with the clock from the clock generator 13. Here, the clock generator 13 generates a clock having a cycle shorter than the symbol length.

初段のレジスタ114aは、コンパレータ8の出力信号をクロックの立ち上がりもしくは立ち下がりエッジで取り込み、次のエッジでの取り込みのタイミングまで、取り込んだデータを格納し、同じ値の出力を維持する。後段のレジスタ114bは、レジスタ114aの出力信号115aをレジスタ114aと同様な動作で取り込んで格納することにより出力信号115bとして出力する。出力信号115a,115bは、エッジ検出器113に与えられる。   The first stage register 114a captures the output signal of the comparator 8 at the rising or falling edge of the clock, stores the captured data until the timing of capturing at the next edge, and maintains the output of the same value. The subsequent stage register 114b captures and stores the output signal 115a of the register 114a in the same manner as the register 114a, and outputs it as the output signal 115b. The output signals 115a and 115b are given to the edge detector 113.

〈同期部の動作〉
同期ワード201を受信するとき、受信側端末において、復調装置101のタイミングコントローラ12は、スイッチ21,22を常にONにするアクティブ期間33aを図6に示す様に設定する。これにより、当該復調装置101は、送信側端末から出力されたRF信号を常に受信し、コンパレータ8より出力データ(出力信号)として出力する。
<Operation of synchronization unit>
When receiving the synchronization word 201, the timing controller 12 of the demodulating apparatus 101 sets the active period 33a in which the switches 21 and 22 are always turned on as shown in FIG. As a result, the demodulation apparatus 101 always receives the RF signal output from the transmission side terminal, and outputs it as output data (output signal) from the comparator 8.

レジスタ114aは、入力されたコンパレータ8の出力信号をクロックの1周期だけ遅延させた出力信号115aを出力する。また、レジスタ114bは、レジスタ114aの出力信号115aをクロックの1周期だけ遅延させた出力信号115bを出力する。   The register 114a outputs an output signal 115a obtained by delaying the input output signal of the comparator 8 by one cycle of the clock. The register 114b outputs an output signal 115b obtained by delaying the output signal 115a of the register 114a by one clock cycle.

エッジ検出器113は、出力信号115a,115bが同じコンパレータ8の出力信号をクロックの1周期単位でシフトして取り込まれたデータであることを利用して、そのシフトしている期間の出力信号115a,115bの論理レベルの相違に基づいてコンパレータ8の出力信号のエッジのタイミングを検出している。具体的には、エッジ検出器113は、出力信号115aがHighであり、出力信号115bがLoである場合には、立ち上がりエッジを検出する。逆に、エッジ検出器113は、出力信号115aがLoであり,出力信号115bがHighである場合には、立ち下がりエッジを検出する。   The edge detector 113 utilizes the fact that the output signals 115a and 115b are data obtained by shifting the output signal of the same comparator 8 in units of one cycle of the clock, and the output signal 115a during the shifted period. , 115b, the edge timing of the output signal of the comparator 8 is detected based on the difference in logic level. Specifically, the edge detector 113 detects a rising edge when the output signal 115a is High and the output signal 115b is Lo. Conversely, the edge detector 113 detects the falling edge when the output signal 115a is Lo and the output signal 115b is High.

エッジ検出器113は、カウンタ112のカウント値がNsに達した時点で立ち上がりエッジを検出し、カウンタ112のカウント値がNeに達した時点で立ち下がりエッジを検出し、これらのエッジを記憶しておく。これにより、同期部11は、受信信号の同期ワード201における各シンボルの境界となる立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジのタイミングを検出し、タイミングコントローラ12に出力する。   The edge detector 113 detects a rising edge when the count value of the counter 112 reaches Ns, detects a falling edge when the count value of the counter 112 reaches Ne, and stores these edges. deep. As a result, the synchronization unit 11 detects the timing of the rising edge and the falling edge that are boundaries of each symbol in the synchronization word 201 of the received signal, and outputs the detected timing to the timing controller 12.

《第2のシフトレジスタ》
雑音やフェージング等の擾乱による影響を低減したい場合には、上記の2段構成のシフトレジスタ111aに代えて、例えば図13(b)に示す6段構成のシフトレジスタ111bを用いてもよい。
<< Second shift register >>
In order to reduce the influence of disturbance such as noise and fading, for example, a shift register 111b having a six-stage configuration shown in FIG. 13B may be used instead of the shift register 111a having the two-stage configuration.

シフトレジスタ111bは、上記のレジスタ114a,114bに、さらにレジスタ114c〜114fが追加された構成となっている。レジスタ114a〜114fは、カスケード接続されており、すべてクロックで動作する。各レジスタ114a〜114cの出力信号は出力信号115aとして出力され、各レジスタ114d〜114fの出力信号は出力信号115bとして出力される。   The shift register 111b has a configuration in which registers 114c to 114f are further added to the registers 114a and 114b. The registers 114a to 114f are cascade-connected and all operate with a clock. The output signals of the registers 114a to 114c are output as output signals 115a, and the output signals of the registers 114d to 114f are output as output signals 115b.

また、これに伴い、エッジ検出器113は、出力信号115a,115bの多数決処理をはじめとする、擾乱の影響を抑制する信号処理および統計処理によりエッジを検出する構成であっても良い。擾乱の影響を抑制する目的が達成するのであれば、シフトレジスタの段数は2段や6段に限定されるものではない。   Accordingly, the edge detector 113 may be configured to detect edges by signal processing and statistical processing for suppressing the influence of disturbance, including majority processing of the output signals 115a and 115b. If the purpose of suppressing the influence of the disturbance is achieved, the number of stages of the shift register is not limited to two or six.

《擾乱による影響》
ここで、擾乱について説明する。
<Effect of disturbance>
Here, the disturbance will be described.

実環境で電波を受信すると、フェージングや雑音等の影響により、受信波の段階で、受信データの“0”,“1”が反転するタイミングが生じる場合がある。ここでは、これを擾乱と称する。   When a radio wave is received in an actual environment, there is a case where “0” and “1” of received data are inverted at the stage of the received wave due to the influence of fading, noise, and the like. Here, this is called disturbance.

例えば、図13(a)に示す2段構成のシフトレジスタ111aの場合、エッジ検出器113は、出力信号115aが“1”であり、出力信号115bが“0”である状態や、出力信号115aが“0”であり、出力信号115bが“1”である状態を検出すると、シンボル期間の境界(エッジ)であると判断する。しかし、これが、実際のシンボル期間の境界についての正しい判断であるのか、擾乱による誤った判断であるのかを区別するのは困難である。   For example, in the case of the two-stage shift register 111a shown in FIG. 13A, the edge detector 113 has a state where the output signal 115a is “1” and the output signal 115b is “0”, or the output signal 115a. Is “0” and the output signal 115b is detected as “1”, it is determined that it is the boundary (edge) of the symbol period. However, it is difficult to distinguish whether this is a correct decision about the boundary of the actual symbol period or an incorrect decision due to disturbance.

一方、図13(b)に示す6段構成のシフトレジスタ111bの場合、エッジ検出器113は、レジスタ114a〜114cの出力信号がすべて“1”であり、レジスタ114d〜114fの出力信号がすべて“0”である状態を検出すると、シンボル期間の境界であると判断する。この場合も、擾乱でこの様な状態が発生することがあるが、その発生確率は小さい。また、エッジ検出器113は、レジスタ114a,114cの出力信号が“1”であり、レジスタ114b,114d〜114fの出力信号が“0”である状態を検出すると、レジスタ114bの出力信号が擾乱で“1”から“0”に変化したと判断する。この結果、エッジ検出器113は、シンボル期間の境界を正しく判断することができる。   On the other hand, in the case of the six-stage shift register 111b shown in FIG. 13B, the edge detector 113 has all the output signals of the registers 114a to 114c being “1” and all the output signals of the registers 114d to 114f are “ If a state of 0 ″ is detected, it is determined that the boundary is a symbol period. Even in this case, such a state may occur due to disturbance, but the probability of occurrence is small. Further, when the edge detector 113 detects that the output signals of the registers 114a and 114c are “1” and the output signals of the registers 114b and 114d to 114f are “0”, the output signal of the register 114b is disturbed. It is determined that “1” has changed to “0”. As a result, the edge detector 113 can correctly determine the boundary of the symbol period.

この様に、シフトレジスタを多段構成にすると、出力信号115a,115bにおける、“0”や“1”の多数決および平均値により、瞬間的な擾乱の影響を抑制して“0”と“1”との変化点を正確に判断することが可能になる。この様な判断を行うには、シフトレジスタ111bのように、少なくとも、前段部に少なくとも3個のレジスタ114a〜114cを備え、後段部に少なくとも3個のレジスタ114d〜114fを備えることが好ましい。   In this way, when the shift register has a multi-stage configuration, the influence of instantaneous disturbance is suppressed by the majority and average values of “0” and “1” in the output signals 115a and 115b, and “0” and “1”. It is possible to accurately determine the change point. In order to make such a determination, it is preferable that at least three registers 114a to 114c are provided at the front stage and at least three registers 114d to 114f are provided at the rear stage as in the shift register 111b.

上記の多数決および平均値に基づく判断は、統計学的には、分散がσ^2である観測量をN回測定して平均をとると、その平均値の分散はσ^2/Nに減少するという効果を利用していることになる。   Judgment based on the above majority vote and average is statistically measured when the observed quantity with variance σ ^ 2 is measured N times and averaged, the average variance decreases to σ ^ 2 / N The effect of doing is used.

なお、多段構成のシフトレジスタを用いる場合、境界の判断を行うための手法としては、多数決および平均に限定するものではなく、同様の効果が得られるならば、他の統計的・信号処理的な処理を導入しても良い。   When a multistage shift register is used, the method for determining the boundary is not limited to majority voting and averaging. If the same effect can be obtained, other statistical / signal processing-like methods can be used. Processing may be introduced.

〔同期部およびタイミングコントローラの実現形態〕
同期部11およびタイミングコントローラ12の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成されても良いし、以下の様にCPUを用いてソフトウェア(制御プログラム)によって実現されても良い。
[Realization of synchronization unit and timing controller]
Each block of the synchronization unit 11 and the timing controller 12 may be configured by hardware logic, or may be realized by software (control program) using a CPU as described below.

上記の各ブロックは、それぞれの機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU(Central Processing Unit)、プログラムを格納したROM(Read Only Memory)、プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)、プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、受信機100に供給し、CPUが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成可能である。   Each of the above blocks includes a CPU (Central Processing Unit) that executes instructions of a program that realizes each function, a ROM (Read Only Memory) that stores the program, a RAM (Random Access Memory) that expands the program, a program, and various types A storage device (recording medium) such as a memory for storing data is provided. An object of the present invention is to supply a recording medium in which a program code (execution format program, intermediate code program, source program) of software that realizes the above-described functions is readable by a computer to the receiver 100, and a CPU Can also be achieved by reading and executing the program code recorded on the recording medium.

上記の記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/BD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。   Examples of the recording medium include magnetic tapes such as magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, and optical disks such as CD-ROM / MO / MD / BD / DVD / CD-R. Can be used, such as a disk system including IC, a card system such as an IC card (including a memory card) / optical card, or a semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.

また、受信機100を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記のプログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。   The receiver 100 may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, satellite communication. A net or the like is available. Also, the transmission medium constituting the communication network is not particularly limited. For example, even in the case of wired such as IEEE 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL line, etc., infrared rays such as IrDA and remote control, Bluetooth ( (Registered trademark), 802.11 wireless, HDR, mobile phone network, satellite line, terrestrial digital network, and the like can also be used. The present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.

[付記事項]
前述の実施形態は、本発明の一例であり、復調装置101が、同期部11およびタイミングコントローラ12を備えている。また、同期部11がシンボル期間を抽出し、タイミングコントローラ12が生成するアクティブ期間33aでのみ復調装置101の内部回路に電源を供給し、タイミングコントローラ12が所定の方法でアクティブ期間33aを生成する。さらに、同期部11やタイミングコントローラ12がカウンタで構成される。これらの特徴を満たせば、OOK変調されたRF信号からデジタルデータ“0”,“1”に復調する構成において、RF信号の処理は、図3に示すアンプ3、ミキサ4、フィルタ5、アンプ6、整流器7およびコンパレータ8により行われる処理に限定されない。
[Additional Notes]
The above-described embodiment is an example of the present invention, and the demodulation device 101 includes the synchronization unit 11 and the timing controller 12. Further, the synchronization unit 11 extracts a symbol period, supplies power to the internal circuit of the demodulator 101 only in the active period 33a generated by the timing controller 12, and the timing controller 12 generates the active period 33a by a predetermined method. Further, the synchronization unit 11 and the timing controller 12 are constituted by counters. If these characteristics are satisfied, the RF signal processing is performed in the configuration in which the OOK-modulated RF signal is demodulated into digital data “0” and “1”. The processing of the RF signal shown in FIG. The processing is not limited to the processing performed by the rectifier 7 and the comparator 8.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明に係る復調装置は、無線通信機能を持った無線センサノードで構成され、情報を収集する無線センサネットワークに用いられるOOK方式の無線通信の復調を低消費電力で実施することに好適に利用できる。本発明は、特に、無線センサネットワーク、医療、ヘルスケア、スマート・グリッド等のエネルギー監視・制御システム、遠隔処理の監視カメラ等の無線通信に有効であり、これらのシステムのボタン電池や太陽電池等による駆動が可能となる。   The demodulation device according to the present invention is configured by a wireless sensor node having a wireless communication function, and is preferably used for performing demodulation of OOK wireless communication used in a wireless sensor network for collecting information with low power consumption. it can. The present invention is particularly effective for wireless communication of wireless sensor networks, energy monitoring / control systems such as medical care, healthcare, smart grids, remote processing monitoring cameras, etc., button batteries, solar batteries, etc. of these systems Can be driven.

1,2 端末(通信端末)
3 アンプ
4 ミキサ
5 フィルタ
3 アンプ
8 コンパレータ
10 無線通信システム
11 同期部(シンボル抽出手段)
12 タイミングコントローラ(アクティブ期間設定手段)
13 クロック発生器(クロック発生手段)
21a〜21f スイッチ(電力供給・供給停止手段)
22a〜22f スイッチ(電力供給・供給停止手段)
100 受信機
101 復調装置
102 アンテナ
103 復調処理部
111 シフトレジスタ
111a シフトレジスタ
111b シフトレジスタ
112 カウンタ
113 エッジ検出器(エッジ検出手段)
121 カウンタ
122 ゲーティング信号生成器(電力供給動作手段)
1, 2 terminals (communication terminals)
3 amplifier 4 mixer 5 filter 3 amplifier 8 comparator 10 wireless communication system 11 synchronization unit (symbol extraction means)
12 Timing controller (active period setting means)
13 Clock generator (clock generation means)
21a-21f switch (power supply / supply stop means)
22a-22f switch (power supply / supply stop means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Receiver 101 Demodulator 102 Antenna 103 Demodulation processing part 111 Shift register 111a Shift register 111b Shift register 112 Counter 113 Edge detector (edge detection means)
121 counter 122 gating signal generator (power supply operation means)

Claims (8)

同期ワードおよびデータから構成されるパケットをOOK(On/Off Keying)変調された無線信号を復調する復調処理部を備えた復調装置において、
クロックを発生するクロック発生手段と、
前記復調処理部によって復調された前記無線信号のシンボル期間を前記クロックを基準にして抽出するシンボル期間抽出手段と、
前記復調処理部へ電力供給および電力供給の停止を行う電力供給・供給停止手段と、
前記電力供給・供給停止手段による電力供給を有効にするアクティブ期間を設定し、当該アクティブ期間に基づいて、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせ、前記アクティブ期間以外の期間に前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作を停止させる電力供給制御手段とを備え、
前記電力供給制御手段は、前記同期ワードの復調では抽出された前記シンボル期間の全期間を前記アクティブ期間として設定し、前記データの復調では抽出された前記シンボル期間の一部の期間のみを前記アクティブ期間として設定することを特徴とする復調装置。
In a demodulator including a demodulation processing unit that demodulates a radio signal obtained by modulating an OOK (On / Off Keying) modulated packet including a synchronization word and data,
Clock generating means for generating a clock;
Symbol period extraction means for extracting a symbol period of the radio signal demodulated by the demodulation processing unit with reference to the clock;
Power supply / supply stop means for stopping power supply and power supply to the demodulation processing unit;
An active period for enabling power supply by the power supply / supply stop unit is set, and based on the active period, the power supply / supply stop unit is operated to supply power, and the power supply / supply stop unit is operated in a period other than the active period. Power supply control means for stopping the power supply operation in the power supply / supply stop means,
The power supply control means sets the entire period of the extracted symbol period as the active period in the demodulation of the synchronization word, and sets only the partial period of the extracted symbol period in the demodulation of the data as the active period. A demodulator that is set as a period.
前記電力供給制御手段は、前記クロックを基準にして前記アクティブ期間を抽出された前記シンボル期間の中央に設定することを特徴とする請求項1に記載の復調装置。   The demodulator according to claim 1, wherein the power supply control unit sets the active period to the center of the extracted symbol period with reference to the clock. 前記電力供給制御手段は、
前記クロックをカウントするカウンタと、
前記データの復調では、前記アクティブ期間の開始時間および終了時間に対応したカウント値に前記カウンタのカウント値が達したタイミングで規定される期間に、前記電力供給・供給停止手段に電力供給の動作をさせる電力供給動作手段とを有していることを特徴とする請求項1または2に記載の復調装置。
The power supply control means includes
A counter for counting the clock;
In the demodulation of the data, the power supply / supply stop means performs power supply operation during a period defined by the timing when the count value of the counter reaches the count value corresponding to the start time and end time of the active period. The demodulator according to claim 1, further comprising: a power supply operation unit that causes the power supply to operate.
前記シンボル期間抽出手段は、
前記クロックをカウントするカウンタと、
前記クロックを基準にして前記復調処理部の出力信号の変化点を前記シンボル期間の境界として検出し、かつ当該境界を検出したタイミングの前記カウンタのカウント値を前記シンボル期間の境界として記憶するエッジ検出手段とを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の復調装置。
The symbol period extracting means includes
A counter for counting the clock;
Edge detection that detects the change point of the output signal of the demodulation processing unit as the boundary of the symbol period with reference to the clock, and stores the count value of the counter at the timing when the boundary is detected as the boundary of the symbol period The demodulator according to any one of claims 1 to 3, further comprising: means.
前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する2段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、
前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、各レジスタに格納された2系統のデータの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することを特徴とする請求項4に記載の復調装置。
The symbol period extracting means has a shift register composed of a two-stage register for shifting and storing with the clock,
The edge detecting means inputs an output signal of the demodulation processing unit to the register at the first stage, and detects a boundary between the symbol periods based on a difference between two systems of data stored in each register. The demodulator according to claim 4.
前記シンボル期間抽出手段は、前記クロックでシフトし格納する少なくとも6段のレジスタから成るシフトレジスタを有し、
前記エッジ検出手段は、前記復調処理部の出力信号を初段の前記レジスタに入力し、前記シフトレジスタの前段部の少なくとも3個の各レジスタに格納されたデータと、前記シフトレジスタの後段部の少なくとも3個の各レジスタに格納されたデータとの相違に基づいて、前記シンボル期間の境界を検出することを特徴とする請求項4に記載の復調装置。
The symbol period extracting means has a shift register composed of at least six stages of registers that shift and store the clock.
The edge detection means inputs the output signal of the demodulation processing unit to the register at the first stage, stores data in at least three registers at the front stage of the shift register, and at least at the rear stage of the shift register. 5. The demodulator according to claim 4, wherein a boundary between the symbol periods is detected based on a difference from data stored in each of the three registers.
請求項1から6のいずれか1項に記載の復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行うことを特徴とする無線通信システム。   A wireless communication system comprising a plurality of communication terminals including the demodulation device according to claim 1 and performing wireless communication between the communication terminals. 請求項3または6に記載の復調装置を含む複数の通信端末を備え、当該通信端末間で無線通信を行う無線通信システムであって、
送信側の前記クロック発生手段と受信側の前記クロック発生手段の周波数許容偏差の上限値を基に、送信側の前記通信端末および受信側の前記通信端末における1周期当たりのクロック周期の差がパケットの最終シンボルにまで累積した累積誤差が所定の範囲内となるように、前記パケットのパケット長が予め決定されていることを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system comprising a plurality of communication terminals including the demodulation device according to claim 3 or 6 and performing wireless communication between the communication terminals,
Based on the upper limit value of the frequency tolerance of the clock generation means on the transmission side and the clock generation means on the reception side, the difference in clock period per cycle between the communication terminal on the transmission side and the communication terminal on the reception side is a packet. The wireless communication system is characterized in that the packet length of the packet is determined in advance so that the accumulated error accumulated up to the last symbol is within a predetermined range.
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