JP2013201509A - Signal detector and signal detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、他システムの信号を検出する信号検出装置及び信号検出方法に関する。 The present invention relates to a signal detection apparatus and a signal detection method for detecting a signal of another system.
近年、60GHz帯を使用するミリ波無線通信において、複数の無線通信規格が策定若しくは検討されている。免許を受ける必要がない主要な無線LAN(Local Area Network)/無線PAN(Personal Area Network)規格としては、例えば、WiGig(Wireless Gigabit) 、IEEE802.15.3c、Wireless HD(High Definition)、ECMA−387がある。また、IEEE802.11ad規格の策定も進められている。 In recent years, a plurality of wireless communication standards have been developed or studied in millimeter wave wireless communication using the 60 GHz band. As main wireless LAN (Local Area Network) / wireless PAN (Personal Area Network) standards that do not require a license, for example, WiGig (Wireless Gigabit), IEEE802.15.3c, Wireless HD (High Definition), ECMA- There are 387. In addition, the IEEE 802.11ad standard is being developed.
さらに、各規格内においても、目的とするアプリケーションに応じた複数の無線方式(例えば、シングルキャリア方式、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式)が併存している。 Further, even within each standard, a plurality of radio systems (for example, a single carrier system and an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system) according to the target application coexist.
複数の無線通信規格のそれぞれに対応するシステムが併存し、各システム内においても複数の無線方式が併存する。ミリ波無線通信が普及した場合には、異なる複数の無線方式が近接して使用される状況が多くなると想定される。そのため、各システムが周波数チャネルを使い分けることにより、複数のシステムが同一空間において同時に通信できることが要求されている。 A system corresponding to each of a plurality of wireless communication standards coexists, and a plurality of wireless systems coexist in each system. When millimeter-wave wireless communication becomes widespread, it is assumed that there are more situations in which a plurality of different wireless systems are used in close proximity. Therefore, it is required that a plurality of systems can communicate at the same time in the same space by using different frequency channels for each system.
しかし、60GHz帯において利用可能な周波数チャネルは、3チャネル乃至4チャネルが想定されているため、ミリ波無線通信が普及した場合には、異なる複数のシステムが同一周波数チャネルを使用する可能性がある。このため、システム間における干渉が発生し、各システムにおける通信性能が低下することが懸念される。 However, since frequency channels that can be used in the 60 GHz band are assumed to be 3 to 4 channels, when millimeter-wave wireless communication becomes widespread, different systems may use the same frequency channel. . For this reason, there is a concern that interference between systems occurs and the communication performance in each system is degraded.
干渉を回避するためには、まず、対象システムに対する他システムからの干渉信号を検出することが必要になる。従来、特許文献1に開示の、例えば、無線LANシステムにおける信号検出方法として、電力によるキャリアセンス(以下、単に「キャリアセンス」と表記)が広く用いられている。キャリアセンスは、電力を検出することによって、信号を検出する方法である。 In order to avoid interference, it is first necessary to detect an interference signal from another system with respect to the target system. Conventionally, as a signal detection method disclosed in Patent Document 1, for example, in a wireless LAN system, carrier sense by electric power (hereinafter simply referred to as “carrier sense”) has been widely used. Carrier sense is a method of detecting a signal by detecting power.
上述したミリ波無線通信に関わる複数の無線通信規格のそれぞれにおいて、プリアンブル部分に用いられる周期信号の信号パターンが定められている。信号の相関を利用してプリアンブルを検出することにより、キャリアセンスよりも検出感度の高い信号検出が可能である。 In each of a plurality of wireless communication standards related to the millimeter wave wireless communication described above, a signal pattern of a periodic signal used for a preamble portion is determined. By detecting a preamble using signal correlation, signal detection with higher detection sensitivity than carrier sense is possible.
自システムの信号検出には、プリアンブルに含まれる既知の信号パターンと受信信号との相互相関によりプリアンブルを検出する方法が使用される。一方、他システムからの干渉信号を検出するためには、複数の無線通信規格の信号パターンとの相互相関を受信側装置で全て評価する必要があるため、相互相関による方法は必ずしも適さない。 For signal detection of the own system, a method of detecting a preamble based on a cross-correlation between a known signal pattern included in the preamble and a received signal is used. On the other hand, in order to detect an interference signal from another system, it is necessary to evaluate all the cross-correlations with signal patterns of a plurality of wireless communication standards by the receiving side apparatus, so the method based on cross-correlation is not necessarily suitable.
しかし、いくつかの無線通信規格間では、利用される信号パターンの周期が共通しており、プリアンブル部分に用いられる周期信号の周期のバリエーション数は、信号パターンのバリエーション数に比べて比較的少ない。従って、相互相関による方法に代えて、主要な周期に対する自己相関検出器を受信側の装置に設けることによって、受信側装置は、多種多様な異種システムからの干渉信号を広く検出できる。 However, the period of the signal pattern used is common among some wireless communication standards, and the number of variations of the period of the periodic signal used for the preamble portion is relatively small compared to the number of variations of the signal pattern. Therefore, instead of the cross-correlation method, by providing an autocorrelation detector for the main period in the receiving apparatus, the receiving apparatus can widely detect interference signals from a wide variety of different systems.
図1は、特許文献1に開示されている自己相関検出器の説明に供する図である。図1(a)は、特許文献1における自己相関検出器10の構成を示す図である。図1(b)は、自己相関検出器における処理をイメージ的に示す図である。図1(b)において、周期信号の1周期目部分はS1により表され、2周期目部分はS2により表されている。
FIG. 1 is a diagram for explaining an autocorrelation detector disclosed in Patent Document 1. In FIG. FIG. 1A is a diagram showing a configuration of the
図1(b)に示すように、自己相関検出器では、受信信号である第1信号と、第1信号を遅延器11によって遅延させた第2信号との相関演算を行う。第1信号のS1部分及びS2部分、及び、第2信号のS1部分及びS2部分が相関演算処理の対象である。ただし、第2信号には周期信号の1周期分の遅延が与えられているので、第1信号と第2信号との相関を演算する場合、実際には、第1信号のS2部分と、第2信号のS1部分との相関を演算することになる。相関演算は、具体的には、第1信号と遅延された第2信号とが乗算器12において乗算され、乗算器12において得られた乗算結果が、積分器13において所定期間にわたって積分されることにより行われる。これにより、相関値が得られる。
As shown in FIG. 1B, the autocorrelation detector performs a correlation operation between the first signal that is the received signal and the second signal obtained by delaying the first signal by the delay device 11. The S1 portion and S2 portion of the first signal, and the S1 portion and S2 portion of the second signal are objects of correlation calculation processing. However, since the second signal is given a delay of one period of the periodic signal, when calculating the correlation between the first signal and the second signal, the S2 part of the first signal is actually The correlation with the S1 portion of the two signals is calculated. Specifically, in the correlation calculation, the first signal and the delayed second signal are multiplied by the
一方、相関演算の処理対象は第1信号のS1部分及びS2部分、及び、第2信号のS1部分及びS2部分なので、正規化に用いられる電力の観測期間もS1及びS2の両方に対応する期間となる。すなわち、電力検出部17による電力観測期間における電力の平均値によって相関値が正規化部15において正規化され、正規化された相関値に基づいて、信号の有無が比較器16において判定される。
On the other hand, since the processing object of the correlation calculation is the S1 part and S2 part of the first signal and the S1 part and S2 part of the second signal, the observation period of the power used for normalization also corresponds to both S1 and S2. It becomes. That is, the correlation value is normalized by the
また、非特許文献1に開示の仮想キャリアセンス方式が一般に用いられている。仮想キャリアセンス方式は、例えば、無線LANにおいて自システムの信号を検出するために、信号のフレームヘッダにフレーム長の情報を入れて送信し、受信機では信号からフレーム長の情報を抽出することによりフレーム継続期間を判断する。電力に基づくキャリアセンスの信頼性が不十分でも、プリアンブル検出と仮想キャリアセンスにより、高い信頼性によってフレームの継続期間を検出できる。 Further, the virtual carrier sense method disclosed in Non-Patent Document 1 is generally used. In the virtual carrier sense method, for example, in order to detect the signal of the own system in a wireless LAN, the frame length information is inserted into the frame header of the signal and transmitted, and the receiver extracts the frame length information from the signal. Determine the frame duration. Even if the reliability of carrier sense based on power is insufficient, the duration of a frame can be detected with high reliability by preamble detection and virtual carrier sense.
ここで、複数の送信信号が衝突しないためのキャリアセンス多元接続(CSMA: Carrier Sense Multiple Access)方式においては、フレームの継続期間を検出することが必要であるため、フレーム長が一定でない場合には、フレームの継続期間を検出する必要がある。 Here, in the carrier sense multiple access (CSMA) method in which a plurality of transmission signals do not collide, it is necessary to detect the duration of the frame. It is necessary to detect the duration of the frame.
しかし、上述した特許文献1に開示の自己相関検出器では、フレームの先頭を検出することはできるが、フレームの終端を検出することは困難である。つまり、フレームの継続期間が未知であるため、CSMAの成立が困難になる。 However, the autocorrelation detector disclosed in Patent Document 1 described above can detect the beginning of the frame, but it is difficult to detect the end of the frame. In other words, since the duration of the frame is unknown, it is difficult to establish CSMA.
また、非特許文献1に開示の仮想キャリアセンスを用いるためには、受信機が受信信号を復調し、フレーム長の情報を復号することが必要になる。ここで、多種多様な異種システムの信号からフレーム長の情報を得るためには、対象とする全ての異種システムの信号を復調し、データを復号する必要があるため、異種システムの信号検出に仮想キャリアセンス方式を適用するのは現実的ではない。 Also, in order to use the virtual carrier sense disclosed in Non-Patent Document 1, it is necessary for the receiver to demodulate the received signal and decode the frame length information. Here, in order to obtain frame length information from signals of a wide variety of different systems, it is necessary to demodulate the signals of all target different systems and decode the data. Applying the carrier sense method is not realistic.
本発明の目的は、多種多様な異種システムの信号を含む一般的な信号を復調することなく、フレーム継続期間を検出する信号検出装置及び信号検出方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a signal detection apparatus and a signal detection method for detecting a frame duration without demodulating a general signal including signals of a wide variety of different systems.
本発明の信号検出装置は、受信信号のフレーム先頭に配置されたプリアンブル部を検出するプリアンブル検出手段と、可変閾値を超える前記受信信号の電力を検出する電力検出手段と、前記プリアンブル部の検出に基づいて、前記可変閾値を制御する閾値制御手段と、を具備し、前記電力検出手段は、前記プリアンブル部が検出された場合に設定された前記可変閾値に対して、前記受信信号の電力が所定の判定時間にわたって下回った場合、前記フレームの継続期間が終了したと判定する構成を採る。 The signal detection apparatus according to the present invention includes a preamble detection unit that detects a preamble portion arranged at the head of a frame of a received signal, a power detection unit that detects power of the received signal exceeding a variable threshold, and a detection of the preamble portion. And a threshold value control means for controlling the variable threshold value, wherein the power detection means has a predetermined power for the received signal with respect to the variable threshold value set when the preamble portion is detected. In this case, a configuration is adopted in which it is determined that the duration of the frame has ended.
本発明の信号検出方法は、受信信号のフレーム先頭に配置されたプリアンブル部を検出するプリアンブル検出工程と、可変閾値を超える前記受信信号の電力を検出する電力検出工程と、前記プリアンブル部の検出に基づいて、前記可変閾値を制御する閾値制御工程と、を具備し、前記電力検出工程では、前記プリアンブル部が検出された場合に設定された前記可変閾値に対して、前記受信信号の電力が所定の判定時間にわたって下回った場合、前記フレームの継続期間が終了したと判定する。 The signal detection method of the present invention includes a preamble detection step for detecting a preamble portion arranged at the head of a received signal frame, a power detection step for detecting power of the received signal exceeding a variable threshold, and detection of the preamble portion. And a threshold value control step for controlling the variable threshold value. In the power detection step, power of the received signal is predetermined with respect to the variable threshold value set when the preamble portion is detected. It is determined that the duration of the frame has ended when the time is less than the determination time.
本発明によれば、多種多様な異種システムの信号を含む一般的な信号を復調することなく、フレーム継続期間を検出できる。 According to the present invention, it is possible to detect the frame duration without demodulating a general signal including signals of various different systems.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、キャリアセンスについて、説明する。 First, carrier sense will be described.
キャリアセンスでは、受信された信号の電力が測定され、測定された電力値が所定の閾値を上回った場合には、信号が検出されたと認識される。キャリアセンスは、システムの種別によらずに、信号を検出できるという特長がある。一方で、電力によってはノイズと信号との区別がつかない場合がある。 In carrier sense, the power of a received signal is measured, and if the measured power value exceeds a predetermined threshold, it is recognized that the signal has been detected. Carrier sense has a feature that a signal can be detected regardless of the type of system. On the other hand, depending on the power, there is a case where noise and a signal cannot be distinguished.
このため、キャリアセンスは、次の関係を有する。検出感度を向上させるために所定の閾値を低く設定すると、ノイズを信号として誤って検出してしまう誤検出が生じ易くなり、逆に、誤検出を防ぐために所定の閾値を高めに設定すると、検出感度が悪化する。つまり、検出感度の向上と誤検出の防止との間にはトレードオフの関係がある。 For this reason, carrier sense has the following relationship. If the predetermined threshold is set low to improve the detection sensitivity, erroneous detection that erroneously detects noise as a signal is likely to occur. Conversely, if the predetermined threshold is set high to prevent erroneous detection, Sensitivity deteriorates. In other words, there is a trade-off between improving detection sensitivity and preventing false detection.
ところで、近年の無線通信においては、伝送速度の高速化が進んでいるため、多値変調が利用されることが多い。多値変調が用いられる通信においては、弱いレベルの干渉によっても、データ誤りが発生し易い。干渉を効果的に回避するためには、弱いレベルの干渉も的確に検出する必要がある。 By the way, in recent wireless communication, since the transmission speed is increasing, multi-level modulation is often used. In communications using multilevel modulation, data errors are likely to occur even with weak interference. In order to effectively avoid the interference, it is necessary to accurately detect a weak level of interference.
このため、上述のトレードオフの関係を有するキャリアセンスでは、多値変調によって変調された信号を受信する場合に要求される干渉検出感度のレベルを満足させることが困難である可能性が高い。 For this reason, in the carrier sense having the trade-off relationship described above, it is highly likely that it is difficult to satisfy the level of interference detection sensitivity required when receiving a signal modulated by multilevel modulation.
そこで、キャリアセンスよりも信号検出感度の良い信号検出方法として、信号間の相関を利用する技術がある。相関を利用する技術は、次の2つに大別される。一つは、受信信号に含まれるプリアンブル部分と、プリアンブル部分に用いられる既知のパターン信号候補との相関値に基づいて、検出対象信号を検出する相互相関方法であり、もう一つは、受信信号を複製した第1信号と第2信号とのプリアンブル部分同士の相関値に基づいて、検出対象信号を検出する自己相関方法である。 Therefore, as a signal detection method with better signal detection sensitivity than carrier sense, there is a technique that uses correlation between signals. Techniques using correlation are roughly divided into the following two. One is a cross-correlation method for detecting a detection target signal based on a correlation value between a preamble portion included in the received signal and a known pattern signal candidate used for the preamble portion, and the other is a received signal. This is an autocorrelation method for detecting a detection target signal based on a correlation value between preamble portions of a first signal and a second signal that are copied from the first signal.
プリアンブル部分には、特定の信号パターンが繰り返される周期信号が用いられることが多い。自己相関方法では、周期信号の周期性が信号検出に利用される。自己相関方法の信号検出感度は、一般的に、相互相関検出に比べて低いが、キャリアセンスに比べると高い。自己相関方法の信号検出感度がキャリアセンスより高いのは、周期信号の周期性によって、ノイズと信号とを区別できるためである。 In the preamble portion, a periodic signal in which a specific signal pattern is repeated is often used. In the autocorrelation method, the periodicity of the periodic signal is used for signal detection. The signal detection sensitivity of the autocorrelation method is generally lower than that of cross-correlation detection, but higher than that of carrier sense. The signal detection sensitivity of the autocorrelation method is higher than that of carrier sense because noise and a signal can be distinguished by the periodicity of the periodic signal.
また、自己相関方法においては、相互相関方法と異なり、上記した特定の信号パターンを受信側が知っている必要がない。従って、簡易な構成によって受信側の装置を実現できる。また、自己相関方法においては、波形の周期性が検出されればよいので、干渉信号のシンボルレートに合わせた受信信号処理をする必要が無い。自己相関方法には、シンボルレート又は変調方式が異なる異種システムの信号検出に対しても適用しやすいというメリットがある。 Also, in the autocorrelation method, unlike the cross-correlation method, the receiving side does not need to know the specific signal pattern described above. Therefore, the receiving apparatus can be realized with a simple configuration. Further, in the autocorrelation method, it is only necessary to detect the periodicity of the waveform, so that it is not necessary to perform reception signal processing in accordance with the symbol rate of the interference signal. The autocorrelation method has an advantage that it can be easily applied to signal detection in different systems having different symbol rates or modulation methods.
図2は、一般的な自己相関方法の説明に供する図である。図2(a)は、自己相関検出器20の基本構成を示し、図2(b)は、自己相関の処理をイメージ的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a general autocorrelation method. FIG. 2A shows the basic configuration of the
図2(a)に示す自己相関検出器20において、受信信号が分配された第1信号及び第2信号のうち、第2信号が遅延器21によって所定時間遅延される。所定時間は、検出対象信号のプリアンブル部分に用いられる周期信号の周期に相当する。
In the
第1信号と遅延された第2信号とは乗算器22において乗算される。図2(a)の自己相関検出器20においては、単純な乗算器が設けられているが、複素乗算器としてもよい。これは、受信信号として複素ベースバンド信号が扱われ、複素共役が乗算されるためである。
The first signal and the delayed second signal are multiplied by the
乗算器22において得られた乗算結果は、積分器23において所定期間にわたって積分され、相関値が得られる。
The multiplication result obtained in the
得られた相関値の絶対値が絶対値算出部24によって算出され、算出された相関値の絶対値と所定の閾値とが比較器25において比較され、比較結果に応じた信号が出力される。
The absolute value of the obtained correlation value is calculated by the absolute
ここで、複素ベースバンド信号から得られた相関値は複素数である。ただし、受信信号に含まれるプリアンブル部分に用いられる周期信号の周期と遅延器21において第2信号に与えられる遅延時間とが完全に一致している理想状態においては、得られる相関値は正の実数になる。
Here, the correlation value obtained from the complex baseband signal is a complex number. However, in an ideal state where the period of the periodic signal used in the preamble portion included in the received signal and the delay time given to the second signal in the
これに対して、例えば、クロック偏差の誤差要因によって位相回転が生じると、得られる相関値は必ずしも正の実数にならない場合がある。ここでは、積分器23において得られた相関値が直接的に判定に使用されるのではなく、相関値の絶対値が判定に使用される。ただし、誤差要因が十分に小さいことが保証されている場合には、相関成分は、実数成分に略一致し、虚数成分は、例えば、ノイズに起因する。なお、相関値の絶対値が判定に用いられる代わりに、相関値の実数成分が判定に用いられてもよい。
On the other hand, for example, when phase rotation occurs due to an error factor of the clock deviation, the obtained correlation value may not necessarily be a positive real number. Here, the correlation value obtained in the
すなわち、比較器25には相関値の絶対値又は相関値の実数成分が入力され、所定の閾値と比較され、入力値が所定の閾値より大きい場合には、比較器によって信号が検出されたと判定される。
That is, the absolute value of the correlation value or the real component of the correlation value is input to the
自己相関検出器において、誤検出をできるだけ少なくし、弱い信号を感度良く検出するためには、閾値が適切に設定される必要がある。なお、誤検出とは、本来の検出対象信号ではなく、ノイズを検出対象信号として誤って検出することである。 In the autocorrelation detector, in order to reduce erroneous detection as much as possible and detect weak signals with high sensitivity, it is necessary to appropriately set a threshold value. Note that erroneous detection means that noise is not detected as a detection target signal, but an original detection target signal.
(一実施の形態)
本発明の実施の形態では、複数のミリ波無線通信規格のそれぞれに対応する複数の通信システムが混在している状況を前提とする。各通信システムの送信装置(例えば、アクセスポイント)が、各通信システムにおいて設定されている周期信号をプリアンブル部分に配置して送信する。本発明の一実施の形態に係る信号検出装置は、上記した複数の通信システムの内のいずれかにおいて通信する受信装置、例えば、端末装置に搭載される。
(One embodiment)
In the embodiment of the present invention, it is assumed that a plurality of communication systems corresponding to a plurality of millimeter wave wireless communication standards are mixed. A transmission device (for example, an access point) of each communication system arranges and transmits a periodic signal set in each communication system in a preamble portion. A signal detection device according to an embodiment of the present invention is mounted on a receiving device, for example, a terminal device, that communicates in any of the plurality of communication systems described above.
信号検出装置は、搭載されている受信装置が通信する通信システム(以下では、「自システム」と呼ぶ)以外の複数の通信システム(以下では、「他システム」と呼ぶ)からのプリアンブル信号を検出する。なお、以下では、信号検出装置が複数の他システムのプリアンブル信号を検出することを前提に説明するが、検出対象のプリアンブル信号に自システムのプリアンブル信号が含まれてもよい。 The signal detection device detects a preamble signal from a plurality of communication systems (hereinafter referred to as “other systems”) other than the communication system (hereinafter referred to as “own system”) with which the mounted receiving device communicates. To do. In the following description, it is assumed that the signal detection device detects a plurality of preamble signals from other systems, but the preamble signal to be detected may be included in the preamble signal to be detected.
図3は、本発明の一実施の形態に係る信号検出装置100の構成を示すブロック図である。信号検出装置100は、受信装置においてアンテナを介して受信された無線受信信号が無線受信処理(例えば、ダウンコンバート、アナログディジタル変換)を施された後に得られる受信信号(つまり、ベースバンド信号)を入力とする。以下、図3を用いて信号検出装置100の構成について説明する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
プリアンブル検出部101は、フレーム先頭のプリアンブルを検出し、プリアンブル検出信号を閾値制御部103及び判定部105に出力する。プリアンブル検出部101には、図2に示した自己相関検出器を用いるのが異種システムの信号検出に適しており好ましいが、これに限らず、他のプリアンブル検出部(例えば、相互相関検出器)を用いてもよい。
The
平均電力演算部102は、入力信号の直近所定時間の平均電力を算出し、算出した平均電力を閾値制御部103に出力する。平均時間は、短時間の変動を平滑化するのに十分な時間とする。平均時間を長くするほど、例えば、雑音の瞬時変動による誤動作を低減でき、精密な閾値設定が可能になるが、信号の変化に対する応答が遅くなるため検出タイミングの遅延が大きくなり、遅延が大きすぎるとCSMA動作に支障が出る。入力される信号の帯域幅の逆数の数倍から数十倍程度に設定するのが好ましい。なお、平均電力演算の操作は、所定時間にわたる正確な平均値を求めてもよいが、例えば、ローパスフィルタによる平滑化操作であってもよい。
The average
閾値制御部103は、平均電力演算部102から出力された平均電力に基づいて閾値を設定する。具体的には、プリアンブル検出信号が入力される前では、閾値制御部103は、平均電力に対して所定のレベルマージン(第1レベルマージン値)を加算した値を第1閾値に設定し、誤検出を防止する。これは、誤検出の低減を重視する動作である。なお、第1閾値を無限大とし、検出動作を実質的に無効としてもよい。
The
また、閾値制御部103は、プリアンブル検出信号が入力され、入力されたプリアンブル検出信号の平均電力が第1閾値よりも低い場合、平均電力(プリアンブル部の電力)に対して所定のレベルマージン(第2レベルマージン値)を減算した値を第2閾値に設定する。これは、検出感度を重視する動作である。なお、2つの閾値を用いることで、検出感度の向上と誤検出の低減とを両立できる。
Further, the
また、閾値制御部103は、信号電力が所定の判定時間にわたって第2閾値を下回ることが電力検出部104から通知されると、プリアンブル検出信号入力前の第1閾値に戻す。なお、第2閾値から第1閾値への戻し方は、瞬時に戻してもよいし、所定の時間をかけて段階的にまたは滑らかに、漸次変更してもよい。閾値を漸次変更することにより、信号の瞬時的な変動のためにフレーム検出を誤って終了することを防止でき、安定したフレーム検出ができる。
Moreover, the threshold
さらに、閾値制御部103は、所定のタイムアウト時間をカウントするタイマーを備える。プリアンブル検出のタイミングからタイムアウト時間にわたり信号電力が下回らない場合、プリアンブル検出信号入力前の第1閾値に戻す。これにより、例えば、背景雑音レベルの変動によって、誤検出の長時間持続を防止できる。タイムアウト時間は、検出対象とする信号に対して通常利用されるフレーム最大長程度に設定するのが好ましい。
Further, the
電力検出部104は、入力された信号の電力を閾値制御部103により制御される閾値と比較し、電力が閾値より大きい場合に電力検出信号を判定部105に出力する。また、電力検出部104は、入力された信号の電力が所定の判定時間にわたって第2閾値を下回る場合、その旨を閾値制御部103に通知する。ここで、信号電力が所定の判定時間にわたって第2閾値を下回るということは、フレームの継続期間が終了したことを意味するので、フレーム継続期間を検出できる。
The
判定部105は、プリアンブル検出部101から出力されたプリアンブル検出信号と、電力検出部104から出力された電力検出信号との論理和を検出判定信号として出力する。すなわち、プリアンブルまたは電力のいずれか一方又は両方が検出されていれば信号検出していると判定する。この動作は、以下の場合に有効である。
The
閾値制御部103においては、プリアンブルを検出してから適正な閾値を算出するまでの時間が必要になる。プリアンブル部の電力を正確に測定するための平均操作、又は、演算に時間を要するからである。したがって、電力検出信号の立ち上がりはプリアンブル検出のタイミングから遅延する。この遅延時間は無視できず、例えば、CSMA動作に支障が出る場合においては、電力検出信号とプリアンブル検出信号の論理和を用いることにより、遅延が生じる電力検出信号によらず、プリアンブル検出信号によって信号検出を判定できる。
The
なお、判定部105は、閾値制御部103のタイムアウト時間と同様のタイムアウト処理を備えてもよい。すなわち、判定部105は、プリアンブル検出タイミングから所定時間経過後、検出判定信号を強制的に無効としてもよい。
Note that the
また、判定部105は、プリアンブル検出前、電力検出信号の立下り後、及び、タイムアウト時間の経過後は検出判定信号を強制的に無効としてもよい。これは、閾値制御部103において第1レベルマージンを無限大とすることと同等の動作である。
Further, the
次に、上述した信号検出装置100の信号検出動作について図4を用いて説明する。プリアンブルの検出前では、平均電力に対して第1レベルマージン値を加算した第1閾値が設定される。このため、ノイズが発生しても、ノイズの電力が第1閾値未満であるため、信号検出がされず、誤検出を防止できる。
Next, the signal detection operation of the
続いて、プリアンブルが検出され、プリアンブルの平均電力が第1閾値よりも低い場合、平均電力(プリアンブル部の電力)に対して第2レベルマージン値を減算した第2閾値が設定されるため、検出感度を向上できる。 Subsequently, when the preamble is detected and the average power of the preamble is lower than the first threshold, the second threshold obtained by subtracting the second level margin value from the average power (preamble portion power) is set. Sensitivity can be improved.
信号電力が所定の判定時間にわたって第2閾値を下回った場合、フレームの継続期間が終了したと判定し、第2閾値から第1閾値に変更される。 When the signal power falls below the second threshold over a predetermined determination time, it is determined that the duration of the frame has ended, and the second threshold is changed to the first threshold.
本実施の形態によれば、プリアンブル検出前では、入力信号の平均電力に対して第1レベルマージン値を加算した第1閾値を設定し、プリアンブル検出後、平均電力が第1閾値よりも低い場合、平均電力に対して第2レベルマージン値を減算した第2閾値を設定し、信号電力が所定の判定時間にわたって第2閾値を下回った場合、フレームの継続期間が終了したと判定することにより、多種多様な異種システムの信号を含む一般的な信号を復調することなく、検出感度の向上と誤検出の低減との両立を図り、フレーム継続期間を検出できる。 According to the present embodiment, the first threshold value obtained by adding the first level margin value to the average power of the input signal is set before the preamble detection, and the average power is lower than the first threshold after the preamble detection. By setting a second threshold value obtained by subtracting the second level margin value from the average power and determining that the duration of the frame has ended when the signal power falls below the second threshold value for a predetermined determination time, Without demodulating general signals including signals from a wide variety of different systems, it is possible to improve the detection sensitivity and reduce false detection, and to detect the frame duration.
なお、本実施の形態では、フレーム先頭のプリアンブルを検出するプリアンブル検出部を備えることを前提に説明したが、プリアンブル検出部に代えて、フレーム先頭付近に存在する他の特徴的な信号を検出する特徴信号検出部としてもよい。特徴信号としては、例えば、フレーム捕捉のためのユニークワード、同期信号又はフレームヘッダが利用できる。 Although the present embodiment has been described on the assumption that a preamble detection unit that detects the preamble at the beginning of the frame is provided, other characteristic signals existing near the beginning of the frame are detected instead of the preamble detection unit. A feature signal detection unit may be used. As the feature signal, for example, a unique word for frame capture, a synchronization signal, or a frame header can be used.
また、本実施の形態では、本発明をハードウェアによって構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアによって実現可能である。 Also, although cases have been described with the above embodiment as examples where the present invention is configured by hardware, the present invention can be realized by software in cooperation with hardware.
また、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、各機能ブロックの一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Each functional block used in the description of the present embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of each functional block. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法にはLSIに限らず、専用回路または汎用プロセッサによって実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又は、LSI内部の回路セルの接続、設定が再構成可能なリコンフィグラブル・プロセッサーを利用してもよい。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor in which connection and setting of circuit cells inside the LSI can be reconfigured may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、別技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。 Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using another technology. Biotechnology can be applied.
本発明にかかる信号検出装置及び信号検出方法は、複数の通信システムのうち、いずれかの通信システムと通信する受信装置、例えば、端末装置に適用できる。 The signal detection device and the signal detection method according to the present invention can be applied to a reception device that communicates with any one of a plurality of communication systems, for example, a terminal device.
101 プリアンブル検出部
102 平均電力演算部
103 閾値制御部
104 電力検出部
105 判定部
101
Claims (9)
可変閾値を超える前記受信信号の電力を検出する電力検出手段と、
前記プリアンブル部の検出に基づいて、前記可変閾値を制御する閾値制御手段と、
を具備し、
前記電力検出手段は、前記プリアンブル部が検出された場合に設定された前記可変閾値に対して、前記受信信号の電力が所定の判定時間にわたって下回った場合、前記フレームの継続期間が終了したと判定する、
信号検出装置。 Preamble detecting means for detecting a preamble portion arranged at the head of the frame of the received signal;
Power detection means for detecting the power of the received signal exceeding a variable threshold;
Threshold control means for controlling the variable threshold based on detection of the preamble portion;
Comprising
The power detection means determines that the duration of the frame has ended when the power of the received signal falls below a predetermined determination time with respect to the variable threshold set when the preamble portion is detected. To
Signal detection device.
可変閾値を超える前記受信信号の電力を検出する電力検出工程と、
前記プリアンブル部の検出に基づいて、前記可変閾値を制御する閾値制御工程と、
を具備し、
前記電力検出工程では、前記プリアンブル部が検出された場合に設定された前記可変閾値に対して、前記受信信号の電力が所定の判定時間にわたって下回った場合、前記フレームの継続期間が終了したと判定する、
信号検出方法。
A preamble detection step of detecting a preamble portion arranged at the beginning of the frame of the received signal;
A power detection step of detecting power of the received signal exceeding a variable threshold;
A threshold control step for controlling the variable threshold based on detection of the preamble portion;
Comprising
In the power detection step, when the power of the received signal falls below a predetermined determination time with respect to the variable threshold set when the preamble portion is detected, it is determined that the duration of the frame has ended. To
Signal detection method.
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