JP3486186B1 - 受信データ再生装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 データ通信において急激なデータの位相変化
に追従し、データ伝送効率の低下を防止することができ
る受信データ再生装置を提供。 【解決手段】 受信装置10は、クロック位相検出回路16
のシフトレジスタ群16aでベースバンド信号14aをベース
バンド信号14aに対してN（2以上の整数）倍の周波数で
サンプリングし、N個ずつ所望する各フィールドのビッ
ト数をフィールド位相検出回路16Aに出力し、フィール
ド位相検出回路16Aにてこれまでの同期ワードの検出だ
けでなく、データの存在に応じてパケットヘッダとFEC
（ForwardError Correction)コードの領域に対するエラ
ーデータの検出を行ってフィールド毎に正確な受信が行
われていることを確認しながら、最適なクロック位相を
決定してそれぞれのクロック位相情報16hをFIFO 18に出
力し、FIFO 18から読み出す受信シンボル18aをより安定
なものにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受信データ再生装
置に関し、たとえば、シリアルデータのベースバンド信
号を受信する装置等に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ブルートゥース（Bluetooth）（商標）
と呼ばれる無線通信規格は、2.4 GHz帯を使っている。
この帯域は、免許の必要ない周波数帯域であり、これま
で無線LAN（Local Area Network)等で用いるIEEE（Inst
itute of Electrical and Electronics Engineers）80
2.11b規格で使用されたり、電子レンジの発する電波と
して使用されている。このように多岐にわたる機器や装
置で利用されていることから、機器や装置間に発する電
波が干渉する可能性は避けられない。したがって、この
帯域を使用する場合、電波干渉の影響を考慮しなくては
ならない。

【０００３】また、多くの無線システムに共通するよう
にブルートゥース規格の信号は、無線区間（空間）を経
て、受信装置で受信した際にRF（Radio Frequency)帯域
から中間周波数（Intermediate Frequency)帯域にダウ
ンコンバート処理される。この後、受信装置は、ダウン
コンバートした信号に対して復調処理を施し、復調処理
された信号に対して振幅方向に量子化またはディジタル
化を行っている。受信装置では、上述した一連の処理に
よりデータのみが再生される。

【０００４】このとき、受信装置において時間方向に離
散化するクロック信号は、再生されるデータとともに、
送信装置から伝達されていない。したがって、受信装置
は、受信したデータからクロック成分を抽出する処理を
ベースバンド受信部で行っている。受信装置は、そこで
再生されたクロック信号で受信データを時間的に離散化
することにより、この時間的に連続したデータを情報と
して扱える形式のデータに変換している。

【０００５】この受信データからクロック成分を抽出す
る方式は、数多く存在する。一般的に、クロック成分
は、受信データの変化点を数回サンプリングし、得られ
た変化点の位相情報を平均して、サンプリングクロック
を導くものとしてクロックの抽出がされている。受信装
置では、受信データを単にこのようにして抽出したクロ
ック信号をサンプリングクロックとして時間方向にサン
プリングして離散化を行ってきた。

【０００６】

【特許文献１】特願2002-134955号明細書。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したク
ロック抽出は、たとえば、端末装置等の内で、受信デー
タの変化点の位相があまりばらつかないようなものを対
象としている。これに対して、ブルートゥース規格のク
ロック抽出は、電波干渉の影響等により、受信データの
変化点が示す位相に大きな変化を生じたり、個々の機器
が独立したタイミングで行われることがある。これらの
動作により生成されるクロックは、ブルートゥース規格
の端末装置が有する性能に制限を与えてしまう。さら
に、この端末装置を用いてブルートゥース規格により通
信するシステムを構築すると、システムには、システム
仕様に対して十分に初期の性能を発揮できず、性能的限
界を生じさせてしまう。

【０００８】また、端末装置は、少ない位相変化からの
クロック抽出を対象にしているため、受信データの初め
の方にある同期ワードを検出しても、その後において急
激な位相変化に見舞われると、この位相変化に追随でき
なくなることがあった。この場合、端末装置では、受信
データの途中や最後にある受信データに対して行うエラ
ー検出処理により訂正可能なエラー数以上のエラーが検
出されると、この受信データを有効データとして受信で
きなくなる。このため、端末装置は、通信相手の機器や
装置に対してデータの再送等を要求することになり、デ
ータ伝送効率を低下させてしまう。

【０００９】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、データ通信において急激なデータの位相変化に追従
し、データ伝送効率の低下を防止することができる受信
データ再生装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、入力されるベースバンド信号の周波数が
有する位相をN個（Nは2以上の整数）に分けて、この位
相のN分割に対応して逓倍したサンプリング信号を用い
てベースバンド信号をサンプリングし、該サンプリング
値を位相毎に記憶し、ベースバンド信号に含まれる通信
規格に基づいて設定されるフィールド毎にベースバンド
信号における最適なクロック位相の情報をそれぞれ求め
るクロック位相検出手段と、ベースバンド信号をこのベ
ースバンド信号に同期した信号で取り込み、補正された
最適なクロック位相情報のそれぞれを基に形成されたサ
ンプリング信号でベースバンド信号を読み出すバッファ
手段とを含み、さらに、クロック位相検出手段は、ベー
スバンド信号の位相に対応してサンプリング信号でベー
スバンド信号をサンプリングし、このサンプリングした
データを順次格納する位相サンプリング記憶手段と、こ
の位相サンプリング記憶手段からフィールドのそれぞれ
が用いるビット数分、N個ずつ取り出したデータを用い
てフィールドのそれぞれに含まれる同期データの検出処
理および少なくとも、データの存在に応じて供給される
エラーに関するデータの確認処理のそれぞれを選択し、
この選択にともない該当するフィールドの最適なクロッ
ク位相を検出し、各フィールドにおけるクロック位相情
報として出力する最適位相検出手段とを含むことを特徴
とする。

【００１１】本発明の受信データ再生装置は、クロック
位相検出手段の位相サンプリング記憶手段でベースバン
ド信号をベースバンド信号に対してN倍の周波数でサン
プリングし、N個ずつ所望する各フィールドのビット数
分を最適位相検出手段に出力して、最適位相検出手段に
供給されるサンプリングしたデータをフィールドのそれ
ぞれで用い、これまで行われていた同期データの検出処
理だけでなく、データの存在に応じて供給されるエラー
に関するデータを用いて供給されるデータが正常か否か
の確認処理を行ってフィールド毎に最適なクロック位相
を決定して出力することにより、あらかじめ求めたクロ
ック位相を同期データ以降のフィールドに対して固定的
に用いられることがなくなり、フィールド毎に正確な受
信が行われていることを確認しながら、最適なクロック
位相情報が得られるので、電波環境が悪い状況にあって
も、これまで以上に受信性能を向上させることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる受信データ再生装置の実施例を詳細に説明する。

【００１３】本実施例は、本発明の受信データ再生装置
を受信装置10に適用した場合である。本発明と直接関係
のない部分について図示および説明を省略する。以下の
説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示す
る。

【００１４】本実施例の受信装置10は、ブルートゥース
規格に基づく受信機で、各構成要素の説明もこの規格に
合わせて行う。この規格のベースバンド信号は、625μs
毎のタイムスロット境界から順に、4ビット長のプリア
ンブル領域、64ビット長の同期ワード領域および4ビッ
トのトレイラを有するアクセスコード、ヘッダ領域なら
びに可変長のペイロード領域に含まれるデータが送信さ
れる。受信装置10は、受信したデータ中に上述した64ビ
ット長の同期ワードが存在するか否かを監視し、自己宛
ての同期ワードが出現したら、それに続くペイロードの
内容を取り込んで処理している。

【００１５】このような処理を行うため、受信装置10に
は、図１に示すように、RFアンテナ12、RF受信回路14、
クロック位相検出回路16およびFIFO（First-In First-O
ut）18が含まれている。RFアンテナ12は、ブルートゥー
ス規格で扱われる周波数帯域2.4 GHzの電波を受信する
デバイスである。受信した無線信号12aは、RFアンテナ1
2を介してRF受信回路14に供給される。

【００１６】RF受信回路14は、受信した2.4 GHzの無線
信号12aを1 MHzのベースバンド信号14aにダウンコンバ
ートし、復調処理を行う機能を有している。ベースバン
ド信号14aの周波数は、受信するシンボル送信速度を表
している。RF受信部14は、上述した受信機能の内、図示
しないが上述した前者の機能を担うRFIC（Radio Freque
ncy Integrated Circuit)トランシーバおよび後者の機
能を担うベースバンド受信回路を含む。RF受信部14は、
受信して得られたベースバンド信号14aをクロック位相
検出回路16に出力する。

【００１７】クロック位相検出回路16は、後述するよう
に、同期ワード、パケットヘッダおよび誤り訂正コード
（Forward Error Correction code)の検出を後述する回
路選択信号20により選択的に順次行い、それぞれの検出
に応じて得られる最適なクロック位相情報をFIFO 18に
出力する機能を有している。クロック位相検出回路16
は、シフトレジスタ群16a（位相サンプリング記憶手
段）およびフィールド位相検出回路16A（最適位相検出
手段）を含む。さらに構成を具体的に説明するため、図
２に示すように図３および図４の接続関係を説明するよ
うに分図して表す。

【００１８】クロック位相検出回路16には、図３に示す
ように、シフトレジスタ群16aが配設されている。ま
た、フィールド位相検出回路16Aには、図３に示す同期
ワード検出回路16b、図４に示すパケットヘッダ検出回
路16cおよび誤り訂正検出回路16d、図３に示すクロック
位相カウンタ16eならびに位相情報ラッチ回路16fが配設
されている。

【００１９】図３のシフトレジスタ群16aには、820個の
シフトレジスタ16_0, 16_1, ・・・, 16_818, 16_819が配
設されている。シフトレジスタ群16aには、RF受信回路1
4にて処理されたベースバンド信号14aが入力される。シ
フトレジスタ群16aは、同期ワード、パケットヘッダお
よび誤り訂正におけるシフトレジスタを共用してそれぞ
れベースバンド信号14aのデータをサンプリングする。
このデータのサンプリングは、シンボル送信速度をN倍
したクロック周波数のサンプリング信号16Sでサンプリ
ングしている。このことから、シフトレジスタ群16aの
数は、最大ビット数から最終ビットを除いたビット数と
使用するサンプリング信号16Sがベースバンド信号14aの
N倍（N=13）の積に1ビットを足した数になる。すなわ
ち、63ビット×13＋1=820ビットである。

【００２０】これは、同期ワードの最終ビットをサンプ
リング信号16Sで最低1回取り込んでおくと、同期ワード
を検出できるから、1個で済むことによる。同期ワード
検出の他に、パケットヘッダ検出とFECコード検出に関
しても、シフトレジスタ群16aを使用するが、パケット
ヘッダ検出では54ビット長、FECコード検出では15ビッ
ト長を使用し、いずれも同期ワードの64ビット長に対し
て短い。したがって、パケットヘッダ検出とFECコード
検出には、シフトレジスタ群16aが有する820ビット分の
シフトレジスタの一部がそのまま使用される。シフトレ
ジスタ群16aは、0ビット目のレジスタ16_0と、その後13
個ずつ隔てた13ビット目、26ビット目, ・・・, 806ビット
目および819ビット目と計64個のレジスタ16_13, 16_26,
・・・ , 16_806, 16_819のタップ出力をパラレルにー致
比較器160bに供給している。

【００２１】同期ワード検出回路16bには、図３に示す
ように、一致比較器160b、待受け同期ワードレジスタ16
2b、閾値レジスタ164b、比較器166bおよび後方保護回路
168bが含まれている。同期ワード検出回路16bは、図１
や図３および図４に示す回路選択信号20に応じて動作す
る。一致比較器160bには、図示しないが、64個の比較器
およびエンコーダが含まれている。一致比較器160bは、
64個の比較結果をエンコード処理して７ビットで表され
るデータにして比較器166bに出力する機能を有してい
る。

【００２２】一致比較器160bには、64個の各比較器の一
端側に64ビット中の各ビットに対応したシフトレジスタ
群16aからのシンボルが供給される。また、64個の比較
器の他方側には、待受け同期ワードレジスタ162bからあ
らかじめ格納されている同期ワードの1シンボルが供給
される。各比較器は、入力が一致したとき「1」を出力
し、入力が不一致のとき、「0」を出力する。比較器
は、それぞれの比較結果をエンコーダに供給する。エン
コーダは、比較結果の内、一致を表す結果の数を求めて
この数を7ビットのデータに変換して比較器166bに供給
する。一致比較器160bは、このように比較判定してスラ
イディング相関を取っている。

【００２３】待受け同期ワードレジスタ162bは、あらか
じめ受信するパターンを示す64個のシンボルが同期ワー
ドとして格納されている。待受け同期ワードレジスタ16
2bは、サンプリング信号16Sに同期させて、64ビットの
データをリファレンスデータとして一致比較器160bに出
力している。閾値レジスタ164bは、同期検出と判定する
スレッショルド値が格納されている。スレッショルド値
は、たとえば、受信電波の状況に応じて50〜64程度にす
ることが好ましい。閾値レジスタ164bは、一致比較器16
0bの出力と同じ7ビットのデータを出力する。

【００２４】比較器166bは、同期ワードに対する閾値判
定の機能を有する。すなわち、比較器166bは、閾値レジ
スタ164bからのスレッショルド値と一致比較器160bから
の7ビットで表す一致数とを比較し、この一致数がスレ
ッショルド値を超えているか否かの判定結果を示す同期
ワード判定信号22を後方保護回路168bに出力する。

【００２５】後方保護回路168bは、ベースバンド信号14
aに含まれるノイズの影響や周波数変位の影響を除去す
るように同期ワード検出の認識処理を行い、認識に応じ
て同期引込みを行わせる保護機能を有している。後方保
護回路168bでは、図示しないが、この認識処理としてた
とえば、1シンボル区間、すなわちサンプリング信号16S
における13のクロックサイクル数の内、所定のサイクル
区間以上連続して同期ワード判定信号22が検出状態にあ
ることやあるサイクル数の内、所定のサイクル数以上、
同期ワード判定信号22が検出状態にあること等の確認を
行う。この認識を受けて、受信装置10は、はじめて同期
ワードを検出したとして引き込むような動作を行う。こ
れは、たとえて言うと、フレーム同期回路の後方保護回
路に相当している。後方保護回路168bは、この出力を実
際の同期ワード検出信号24として位相情報ラッチ回路16
fに出力する。

【００２６】図４に示すパケットヘッダ検出回路16cも
回路選択信号20に応じて動作する。パケットヘッダ検出
回路16cには、パケットヘッダ検出器160cおよび後方保
護回路162cが含まれている。パケットヘッダ検出器160c
は、図示しないが、演算回路および比較器を含む。演算
回路は、シフトレジスタ群16aから供給される54ビット
の内、パケットヘッダ情報を用いて、所定の演算を行
い、パケットヘッダエラーチェックビットを生成し、比
較器に供給する。比較器は、生成したパケットヘッダエ
ラーチェックビットと送信側から供給されたパケットヘ
ッダエラーチャックビットとをビットごとに比較する。
比較器は判定結果すべての一致に応じてパケットヘッダ
判定信号26として後方保護回路162cに出力する。

【００２７】後方保護回路162cは、前述した同期ワード
検出回路16bにおける後方保護回路168bと同様にベース
バンド信号14aに含まれるノイズの影響や周波数変位の
影響を除去するようにパケットヘッダ検出の認識処理を
行い、認識に応じて同期引込みを行わせる保護機能を有
している。後方保護回路162cは、図示しないが、後方保
護回路162bと同様に、認識処理としてたとえば、1シン
ボル区間内で、所定のサイクル区間以上連続してパケッ
トヘッダ判定信号26が検出状態にあることやあるサイク
ル数の内、所定のサイクル数以上、パケットヘッダ判定
信号26が検出状態にあること等により正常なデータ供給
の確認を行う。この確認による認識を受けて、受信装置
10は、はじめてパケットヘッダを検出したとして引き込
むような動作を行う。後方保護回路162cは、この条件が
満たされたとき、実際のパケットヘッダ検出信号28を位
相情報ラッチ回路16fに出力する。

【００２８】また、図４に示すFECコード検出回路16d
は、回路選択信号20に応じて動作する。FECコード検出
回路16dには、FECコード検出器160dおよび後方保護回路
162dが含まれている。FECコード検出器160dは、図示し
ないが、演算回路および比較器を含む。演算回路は、シ
フトレジスタ群16aから供給される15ビットを用いて、
所定の演算を行い、FECコードを生成し、比較器に供給
する。比較器は、生成したFECコードと送信側から供給
されたFECコードとをビットごとに比較する。比較器は
判定結果すべての一致に応じてFECコード判定信号30と
して後方保護回路162dに出力する。

【００２９】ここで、FECコードとは、パケットのペイ
ロードデータ10ビットに対して5ビットの冗長なビット
を付加する(15,10)短縮ハミングコードを表している。
ペイロードとは、実際にユーザがやりとりするデータや
音声等がこの部分に含まれている。

【００３０】なお、FECコード判定信号30は、比較によ
り判定する方法に限定されず、サンプリング信号16Sの
クロック単位でFECコードが訂正可能か、まったくエラ
ーがないのか、エラービットの特定およびそのビットの
訂正が可能か、またはエラービットの特定およびそのビ
ットの訂正が不可能かを演算結果による判別で行うよう
にしてもよい。

【００３１】後方保護回路162dは、前述した後方保護回
路168b, 162cと同様にベースバンド信号14aに含まれる
ノイズの影響や周波数変位の影響を除去するようにFEC
コード検出の認識処理を行い、認識に応じて同期引込み
を行わせる機能を有している。後方保護回路162dは、図
示しないが、この認識処理としてたとえば、1シンボル
区間内で、所定のサイクル区間以上連続してFECコード
判定信号30が検出状態にあることやあるサイクル数の
内、所定のサイクル数以上、FECコード判定信号30が検
出状態にあること等により供給されるデータが正常か否
かの確認を行う。この確認による認識を受けて、受信装
置10は、はじめてFECコードを検出したとして引き込む
ような動作を行う。後方保護回路162dは、この条件が満
たされたとき、FECコード検出信号32を位相情報ラッチ
回路16fに出力する。

【００３２】図３に戻って、クロック位相カウンタ16e
は、たとえばサンプリング信号16Sの立ち上がりが到来
するたびに、クロック位相の位置を表す「0」〜「12」
の範囲で巡回的にカウントアップし、位相情報ラッチ回
路16fに出力する。クロック位相カウンタ16eのカウント
値は、最大値が12であるから４ビットで表記される。こ
のカウント値が、その時点でのサンプルクロックの位相
状態を表し、位相情報ラッチ回路16fに供給される。

【００３３】位相情報ラッチ回路16fは、図３に示すよ
うに、選択されている回路に対するイネーブル信号とし
てそれぞれ、同期ワード検出信号24、パケットヘッダ検
出信号28、FECコード検出信号32が供給されている。こ
の場合に、サンプリング信号16Sに同期して4ビットのク
ロック位相を表すカウント値16gを一時保持し、各フィ
ールドにおける最適なクロック位相を表すクロック位相
情報16hとして出力する。

【００３４】前述したように、クロック位相検出回路16
において、同期ワード検出回路16bの一致比較器168bが
選択されている場合には、同期ワード検出信号24が位相
情報ラッチ回路16fに供給され、パケットヘッダ検出回
路16cが選択されている場合には、パケットヘッダ検出
回路16cからのパケットヘッダ検出信号28が位相情報ラ
ッチ回路16fに供給され、FECコード検出回路16dが選択
されている場合には、FECコード検出回路16dからのFEC
コード検出信号32が位相情報ラッチ回路16fに供給され
る。これら個々の選択と同時にクロック位相カウンタ16
eは、カウント値16gを位相情報ラッチ回路16fが確認す
ることにより、どのクロック位相においてそれぞれの検
出がなされたか否かを把握することができる。

【００３５】なお、クロック位相検出回路16において後
方保護回路168b, 162c, 162dは、引込みを行う検出サイ
クル数、すなわち後方保護の検出回数を1にすると、直
ちにそれぞれ同期ワード判定信号22、パケットヘッダ判
定信号26、FECコード判定信号30を同期ワード検出信号2
4、パケットヘッダ検出信号28、FECコード検出信号32と
して供給することと同義であり、また、これは、後方保
護回路168b, 162c, 162dが、存在しないことも意味して
いる。

【００３６】このような構成から鑑みて、クロック位相
検出回路16は、ベースバンド信号14aをサンプリングし
て抽出する機能と各フィールドにおける最適なクロック
位相情報の検出機能とを兼ね備えていると言える。

【００３７】再び図１に戻って、FIFO 18は、ベースバ
ンド信号14aに同期したクロックで書き込んで受信装置1
0の内部で発生した内部クロックを用いて読み出すクロ
ック乗せ換え機能や詳細に説明しないが、ペイロードの
分離出力機能を有している。クロック乗せ換えを安定に
行うため、FIFO 18には、クロック位相検出回路16から
フィールド毎に検出した最適なクロック位相情報16hが
供給されている。FIFO 18は、各フィールド毎に最適な
クロック位相情報16hによる内部クロックで読み出した
出力信号を受信シンボル18aとして安定に出力する。

【００３８】また、FIFO 18は、たとえば周波数ドリフ
トも考慮したバッファとしても用いる。バッファの長さ
は、たとえば、許容される周波数ドリフトの値で決定さ
れる。ブルートゥースで最長のパケットの場合、約3ms
であり、この区間で5μsまでの周波数ドリフトを許容す
ると、範囲が±5シンボルになる。したがって、FIFO18
は、この場合バッファ長を11シンボルにするとよい。

【００３９】なお、受信装置10は、FIFO 18の前段に周
波数ドリフト補正回路を設けるようにしてもよい。周波
数ドリフト補正回路は、ベースバンド信号14aの変化点
が同期しているか否かに応じて生じるずれを補正する機
能を有する回路である。

【００４０】次に本実施例で扱うブルートゥース規格の
パケットデータ構造および回路選択信号20の関係につい
て図５を用いて説明する。パケット40は、図5(a)に示す
ように、アクセスコード42、パケットヘッダ44およびペ
イロード46を有している。アクセスコード42は、72ビッ
ト中、4ビットをプリアンブル（preamble）42a、64ビッ
トを同期ワード（sync word）42bそして4ビットのトレ
イラ（trailer) 42cで構成されている。同期ワードは、
同期をとるためあらかじめ設定された情報ビットとして
用いられる。

【００４１】パケットヘッダ44は、54ビットの内、30ビ
ットのパケットヘッダ情報ビット44aと24ビットのヘッ
ダエラーチェックビット（HEC: Header Error Check bi
t）44bに分けられる。アクセスコード42およびパケット
ヘッダ44は、固定長である。

【００４２】これに対して、ペイロードは、通信におけ
る実際のデータを格納する領域で、0〜2745ビットまで
の領域が設定可能な可変長である。パケット40がFECコ
ードを有する場合、パケット40のペイロード46には、図
5(b)に示すように15ビットのFEC-コード1, FEC-コード
2, FEC-コード3, FEC-コード4, FEC-コード5（46a〜46
e)が含まれている。また、図5(c)に示すように、FECコ
ードがない場合、ペイロード46には、データだけが格納
される。

【００４３】このようにパケット40に関してデータ構造
があらかじめ設定されていることから、受信装置10は、
受信するデータ項目が同期ワード、パケットヘッダ、ペ
イロードの順に提供するタイミングが明らかである。受
信装置10は、図示しないが、この順序およびデータ領域
の大きさを考慮して回路選択信号20を生成し、図１や図
３および図４に示すように、回路選択信号20をクロック
位相検出回路16に供給することができる。

【００４４】この構成により、同期ワード検出に限ら
ず、たとえばブルートゥース規格の無線通信を行う場
合、同期ワード検出後に続くパケットヘッダのヘッダエ
ラーチェックビットの検出およびFEC付きペイロードのF
ECコードチェックでも、サンプリング信号の内、一致数
の多い位相でサンプリングすることができるようにな
る。

【００４５】次に受信装置10のクロック位相と動作の関
係について説明する。図6(a)の受信パケットは、同期ワ
ード、パケットヘッダ、FECコード-1を含んでいる。こ
のときベースバンド信号のクロック位相分布を調べる
と、図6(b)に示すように同期ワード、パケットヘッダ、
FECコード-1に対する変化点のクロック位相が、それぞ
れ、p1, p2, p3を中心に分布している。

【００４６】これまで変化点のクロック位相検出は、図
6(c)に示すように、最初、クロック位相情報を使用せ
ず、受信した同期ワードと同期ワードのパターンとを比
較して、最適なクロック位相p1を求めている。最適な変
化点のクロック位相でサンプリングすると、受信データ
の位相が検出したクロック位相p1から若干揺らいでも確
実に1ビットずつサンプリングすることができる。ここ
で、受信装置10は、求めた変化点のクロック位相p1を固
定的に用いて同期ワードだけでなく、これ以降に供給さ
れるフィールド、すなわちパケットヘッダ、FECコード-
1に対しても最適なクロック位相としてクロック位相p1
を利用する（特許文献１の特願2002-134955号明細書を
参照）。

【００４７】しかしながら、パケットヘッダは、図6(b)
に示したようにクロック位相p2を中心に分布しているこ
とから、先に得られたクロック位相p1を固定的に用いて
サンプリングしていてもパケットヘッダにとっては異な
る位相関係にあるクロック位相でサンプリングされるこ
とになる。この結果、受信装置10は、少しでもタイミン
グが揺らぐと、同じデータの２回サンプリングを行った
り、サンプリングしない飛ばし現象が生じてしまう。受
信装置10は、パケットヘッダに対してエラーを発生させ
て正しく受信データを取り込むことができない。これに
より、以後の受信装置10は、受信動作を終了させてしま
う。

【００４８】そこで、受信装置10は、同期ワード、パケ
ットヘッダ、FECコード-1の各領域のサンプリングに利
用するクロック位相情報について、同期ワードで使用す
る回路を用いてそれぞれの領域（フィールド）における
最適なクロック位相を求めるようにする。したがって、
図6(d)に示すように、クロック位相情報は、各フィール
ドに対応させるようにあらかじめ求めたクロック位相を
「必要としない」ことを示している。これにより、サン
プリング信号16Sと受信データ（ベースバンド信号14a）
の位相関係には、固定的に縛られることのない優位性が
得られる。このように受信特性も良好なるとともに、回
路の流用を図っていることからハードウェアの占有面積
も少なく抑えることができる。また、FECコードなしの
ペイロードを有するパケットでは、パケットヘッダの
後、何も選択されないよう制御される。よって、同時に
複数の検出器が選択されることはない。

【００４９】本発明の特徴を有しているクロック位相検
出回路16を用いて供給されるパケットの各領域に対して
施す動作を以下に説明する。最初に、同期ワードパター
ンとの相関状況として比較する。

【００５０】クロック位相検出回路16には、計算に使用
するデータがシフトレジスタ群16aに受信信号としてベ
ースバンド信号14aが供給される。理想的なベースバン
ド信号14aが入力されると、一致比較器160bにはシフト
レジスタ群16aの0ビット目（0ビット目×13MHz）, 13ビ
ット目（1ビット目×13MHz）, 26ビット目（2ビット目
×13MHz）, ・・・, 806ビット目（62ビット目×13MHz）,
819ビット目（63ビット目×13MHz）が異なるシンボル期
間の値として供給され、一時保持される。換言すると、
64ビット長の同期ワードの各値を64個のレジスタ要素に
おける0ビット目, 13ビット目, 26ビット目, ・・・, 806
ビット目, 819ビット目が保持するタイミングも生じ
る。図７に示す１シンボル期間50が、サンプリング信号
16S（13MHzクロック）の13周期に相当するので、13MHz
クロックの13周期間、64個のレジスタ要素0ビット目, 1
3ビット目, 26ビット目, ・・・, 806ビット目, 819ビット
目から同期ワードの各値が出力される。

【００５１】一致比較器160bは、比較して一致したビッ
ト数を比較器166bに供給する。比較器166bには、閾値レ
ジスタ164bからスレッショルド値THが供給されている。
比較器166bは、比較結果を図７に示す。スレッショルド
値THより一致数が大きいクロック位相は、この場合位相
(m-3)〜(m+2)までの位相期間52である。この中で、矢印
Aが示す最も一致数の多い位相を同期ワード検出のクロ
ック位相とする。すなわち、クロック位相mである。ク
ロック位相mは、同期ワード検出において最も安定した
位相で、サンプリング信号16Sのクロック位相に用いる
と、安定に受信できる可能性が高い。この結果から矢印
Bで示すクロック位相 (m+6)付近がシンボル期間を半分
にした期間54の境界にあたり、ベースバンド信号14aの
レベル変化する位置になる。2.4 GHz帯という電波環境
としてはかなり悪い周波数帯を使用しているブルートゥ
ースには有効である。

【００５２】次にパケットヘッダ受信時の動作を図８に
示す。パケットヘッダ検出器160cには、サンプリング信
号16Sのクロック毎にシフトレジスタ群16aから54個のレ
ジスタ要素0ビット目（0ビット目×13MHz）, 13ビット
目（1ビット目×13MHz）, 26ビット目（2ビット目×13M
Hz）, ・・・, 676ビット目（52ビット目×13MHz）, 689ビ
ット目（53ビット目×13MHz）がパラレルに入力されて
いる。これは、前述したようにパケットヘッダが54ビッ
トで構成されているためである。

【００５３】パケットヘッダ検出器160cには、パケット
ヘッダ情報ビットと、ヘッダエラーチェックビットが入
力される。ヘッダエラーチェックビットは、パリティチ
ェックビットと同じ機能のエラー検出のための冗長ビッ
トである。パケットヘッダ検出器160cでは、パケットヘ
ッダ情報ビットから演算生成したヘッダエラーチェック
ビットと供給されたヘッダエラーチェックビットとをそ
れぞれのクロック位相において比較を行い、不一致であ
るとき図８に示したようにパケットヘッダの境界近傍で
パケットヘッダのエラーが確認される。

【００５４】パケットヘッダ検出（または確認）時には
エラー個数が「0」であり、その区間56の矢印Cが示す中
央位相nにてパケットヘッダを検出したとして、この位
相nをその後に続くサンプリング信号16Sのクロック位相
とする。シンボルのレベル変化は矢印Dの位置になる。
これによりパケットヘッダは安定して受信できる可能性
が高くなる。また、パケットヘッダエラー個数が「0」
の部分がないときは、パケットヘッダエラーとなるた
め、検出位相は存在しない。

【００５５】さらにFECコード付きペイロードの受信動
作について説明する。この場合FECコード検出器160dに
は、サンプリング信号16Sのクロック毎にシフトレジス
タ群16aから15個のレジスタ要素0ビット目（0ビット目
×13MHz）, 13ビット目（1ビット目×13MHz）, 26ビッ
ト目（2ビット目×13MHz）, ・・・, 169ビット目（13ビッ
ト目×13MHz）, 162ビット目（14ビット目×13MHz）が
パラレルに入力されている。これは、前述したようにFE
Cコードが15ビットで構成されているためである。

【００５６】FECコード検出器160dには、ペイロードデ
ータとFECコードが入力される。FECコードは、エラー検
出、訂正のための冗長ビットである。FECコード検出器1
60dでは、ペイロードデータから演算生成したFECコード
と供給されたFECコードとをそれぞれのクロック位相に
おいて比較を行い、不一致をエラーとして図９に示すよ
うにFECコードの境界近傍でFECコードのエラーが確認さ
れる。

【００５７】FECコード検出（確認）時にはエラー個数
が「0」であり、その区間58の矢印Eが示す中央位相pに
てFECコードを検出したとして、この位相pをその後に続
くサンプリング信号16Sのクロック位相とする。シンボ
ルのレベル変化は矢印Fの位置になる。

【００５８】ここで、FECコードのエラーとは、15ビッ
トをFECコードブロック単位とする場合1ビットの受信エ
ラーを訂正できることから、訂正されたエラーはエラー
としてカウントしない。FECコード検出器160dでは、区
間58の矢印Eが示す中央位相pにてFECコードを検出した
として、この位相pをその後に続くサンプリング信号16S
のクロック位相とする。シンボルのレベル変化は矢印F
の位置になる。これにより、安定して受信できる可能性
が高くなる。また、FECコードエラー個数が「0」の部分
がないときは、FECエラーとなるため、検出位相は存在
しない。

【００５９】このように同期ワード検出時に決定された
サンプリング信号のクロック位相を使わず、同期ワード
検出と同じ方法で他のフィールド毎に求めたサンプリン
グ信号のクロック位相で受信すると、一瞬ノイズによっ
て符号を誤り、偶然サンプリング信号の立上がりエッジ
タイミングでエラービットとしてサンプリングしても、
少し離れた位相では正しく検出することができる。固定
的なクロック位相のサンプリング信号を用いた場合、こ
のクロック位相のずれを補正し、正しく受信するように
救済できないが、本発明を適用するとクロック位相検出
回路16に供給されるベースバンド信号14aが各フィール
ドで正しく受信でき、受信特性も向上させることができ
る。

【００６０】また、図７〜図９の最適なクロック位相m,
n, pが、それぞれ、かなり離れた位相であっても、上
述したように正しく受信できる。具体例としては、同期
ワード検出時に最適なクロック位相と決定した位相に対
してクロックドリフト等により、位相が変化してしま
い、ベースバンド信号の変化点とサンプリング信号の立
ち上がり点が近いタイミングになってしまう場合があ
る。このような場合、サンプリング信号でデータ（ベー
スバンド信号）をサンプリングする際、変化点に対して
ジッタが生じ、エラーが非常に起きやすくなる。

【００６１】しかしながら、固定的に用いるこの同期ワ
ード検出時の最適なクロック位相とは違う離れたクロッ
ク位相でのべースバンド信号は正しいから、本発明を適
用することにより、ノイズを含むベースバンド信号でも
正しく受信することができ、受信特性を向上させること
ができる。

【００６２】このように動作させることにより、同期ワ
ード以降のベースバンド信号の受信において、同期ワー
ド検出に最適なクロック位相のサンプリング信号に固定
されず、各フィールド毎に最適なクロック位相を求めて
サンプリングすることにより、エラー発生にともなって
再送等となっていたパケットに対する引込み能力を格段
に増すことができる。間違った情報について、受信しな
いといった堅牢性と受信特性の向上という両方の効果を
同時に持ち合わせることができることから、極めて大き
なメリットを得ることができる。

【００６３】また、回路選択信号20によって選択されて
いないブロックはディセーブルとし動作を停止させるこ
とにより、電力を低減させることもできる。

【００６４】次に本発明の受信データ再生装置を適用し
た受信装置10の変形例を説明する。図10に示す受信装置
10は、先の実施例と同様に、RFアンテナ12、RF受信回路
14、クロック位相検出回路16およびFIFO 18を備えてい
る。先の実施例における受信装置10との相違点は、クロ
ック位相検出回路16にクロック制御信号60が供給されて
いる点である。クロック制御信号60は、入力されるベー
スバンド信号14aをN倍のサンプリング信号でサンプリン
グする制御命令信号である。この指示を実現させるた
め、クロック位相検出回路16には、図３および図４の構
成要素に加えて、図11に示すように、サンプリング信号
生成回路34およびタップ選択回路36が配設されている。

【００６５】サンプリング信号生成回路34は、ベースバ
ンド信号の周波数に対してN倍の周波数を出力する機能
を有している。Nの最大値は、本実施例ではN=13であ
る。この最大値は、シフトレジスタ群16aに設けたシフ
トレジスタの数と出力ビット数の除算で決まる。サンプ
リング信号生成回路34は、図示しないが基本クロックを
生成する発振器と生成した基本クロックを逓倍する逓倍
器を有している。逓倍器には、クロック制御信号60が供
給される。逓倍器は、供給されるクロック制御信号60に
基づくN倍の情報からサンプリング信号34Sを生成し、出
力する。サンプリング信号34Sは、シフトレジスタ群16a
の各シフトレジスタ、待受け同期ワードレジスタ162b、
閾値レジスタ164b、クロック位相カウンタ16eおよび図
示しないがタップ選択回路36等にそれぞれ供給される。

【００６６】タップ選択回路36には、シフトレジスタ群
16aのシフトレジスタ16_0, 16_1, ・・・, 16_818, 16_819
からの出力、回路選択信号20およびクロック制御信号60
がそれぞれ供給されている。タップ選択回路36は、クロ
ック制御信号60のNに応じて820本の入力から回路選択信
号20により巡回を規定される出力数の選択を行い、同期
ワード検出回路16b, パケットヘッダ検出回路16cおよび
FECコード検出回路16dのそれぞれに出力する機能を有し
ている。

【００６７】最大値であるN=13の場合、タップ選択回路
36は、13個ずつタップするように選択する。また、N=5
の場合、タップ選択回路36は、5個ずつタップする選択
を行う。すなわち、各タップは、0ビット目, 5ビット
目, 10ビット目, ・・・, 315ビット目を保持して64個を同
期ワード検出回路16bに供給する。また、パケットヘッ
ダ検出回路16cおよびFECコード検出回路16dには、回路
選択信号20に応じてそれぞれ、265ビット目までの54個
と70ビット目までの15個を出力する。

【００６８】本実施例のクロック位相カウンタ16eは、
クロック制御信号60に合わせて巡回的にカウントアップ
する設定を変更する機能も付加されている。N=5の5MHz
でサンプリングする場合、クロック位相カウンタ16e
は、「0」〜「4」の範囲で位相状態を表す。

【００６９】なお、タップ選択回路36は、シフトレジス
タ群16aから供給される820本の各出力を同期ワード検出
回路16b, パケットヘッダ検出回路16cおよびFECコード
検出回路16dのそれぞれに供給するように接続される場
合、同期ワード検出回路16b,パケットヘッダ検出回路16
cおよびFECコード検出回路16dの内部にそれぞれ設ける
ようにしてもよい。

【００７０】このように構成すると、Nの値により規定
されるサンプリング信号34Sで各フィールド、すなわち
同期ワード、パケットヘッダ、FECコードの検出・確認
を行うことができる。ここで、ベースバンド信号14aに
対するサンプリング信号34Sの周波数は、回路によって
固定化されることなく、クロック制御信号60のN値を設
定することにより変えることができる。

【００７１】また、クロック制御信号60のN値を同期ワ
ード検出時、パケットヘッダ検出時、FECコード検出時
で変えることもでき、それぞれの検出に必要な最適なサ
ンプリング周波数を用いることができる。これにより、
必要以上に高い周波数で各検出回路を動作させなくても
良くなり、電力の低減と必要なサンプリング周波数を同
時に満たすことができる。

【００７２】本発明は、本実施例として無線を用いたブ
ルートゥース規格の受信装置10について説明したが、本
実施例に限定されるものでなく、シリアルデータのベー
スバンド信号を受信する装置すべてに適用できることは
言うまでもない。また、本発明は、クロック位相の検出
するフィールドとして同期ワードの他に、パケットヘッ
ダやFECコードの各フィールドを例示したが、適用する
フィールドはこれには縛られず、時間位置に応じてクロ
ック位相の検出を行うようにしてもよい。

【００７３】以上のように構成することにより、ベース
バンド信号14aをN倍した周波数のサンプリング信号でシ
フトレジスタ群16aから最適なクロック位相の検出に用
いるデータとして取り出し、同期ワード検出回路16bと
ともに、パケットヘッダ検出回路16cおよびFECコード検
出回路16dを並列に実装し、回路選択信号20で検出処理
を有効にする回路を選択し、同期ワードの後に存在する
フィールドの受信データに対するエラー検出によって各
フィールドにおける最適なクロック位相を検出し、それ
ぞれ検出したクロック位相で処理を行うことにより、エ
ラーとならずに正しく受信するように各フィールドに対
する引込み能力を格段に増すことができる。したがっ
て、誤りのない情報の受信を行うための堅牢性を保つこ
とによって生じていた送信側からの再送処理等を回避で
きるようになり、堅牢性の確保および受信特性の向上と
いう両方を同時に可能にする。

【００７４】シフトレジスタ群16aからのデータを並列
に配設された各同期ワード検出回路16b、パケットヘッ
ダ検出回路16cおよびFECコード検出回路16dに供給する
ように共用することができるので、回路の占有面積を小
さく構成を簡略化することができる。回路選択信号20に
よる選択に応じて並列に配設された各回路を動作させる
ことにより、非選択時の回路動作を停止させ、受信装置
10の消費電力を抑制することができる。

【００７５】また、サンプリング信号生成回路34でクロ
ック制御信号60により供給されるNの値に応じて可変的
に生成されるサンプリング信号34Sを用い、各フィール
ド、すなわち同期ワード領域、パケットヘッダ領域、ペ
イロード領域に対してそれぞれ同期ワード、パケットヘ
ッダ、FECコードの検出を行うことができる。サンプリ
ング信号34Sの周波数が、回路によって固定化されるこ
となく、クロック制御信号60のN値を設定することによ
り変えることもできる。これは、クロック制御信号60の
N値が同期ワード検出時、パケットヘッダ検出時、FECコ
ード検出時で変えることを意味し、それぞれの検出に必
要な最適なサンプリング周波数を用いることができるこ
とになる。これにより、必要以上に高い周波数で各検出
回路を動作させなくても良くなり、電力の低減と必要な
サンプリング周波数を同時に満たすことができる。

【００７６】

【発明の効果】このように本発明のデータ再生装置によ
れば、同期ワード以降の各フィールドについても急激な
位相変化にも追従でき、これまで以上にデータ再生能力
を強くすることができる。堅牢性の確保および受信特性
の向上という両方を同時に実現することができる。

【００７７】また、シフトレジスタ群からのデータを並
列に配設された各フィールドに対する検出手段に供給す
るように共用することができるので、回路の占有面積を
小さく、かつ構成を簡略化することができる。回路選択
信号による選択に応じて並列に配設された各回路を動作
させることにより、非選択時の回路動作を停止させ、本
発明を適用した装置の消費電力を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の受信データ再生装置を適用したブルー
トゥース規格の受信装置における概略的な構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１のクロック位相検出回路における図３と図
４の接続関係を示す図である。

【図３】図１のクロック位相検出回路における概略的な
上半分の構成を示すブロック図である。

【図４】図１のクロック位相検出回路における概略的な
下半分の構成を示すブロック図である。

【図５】受信装置が扱うブルートゥース規格におけるパ
ケット構造を説明する図である。

【図６】図５のパケットにおいてクロック位相分布にと
もなうクロック位相情報の利用の仕方を説明する図であ
る。

【図７】図３の同期ワード検出回路におけるクロック位
相と一致ビット数との関係を説明する図である。

【図８】図４のパケットヘッダ検出回路におけるクロッ
ク位相とパケットヘッダのエラー検出数との関係を説明
する図である。

【図９】図４のFECコード検出回路におけるクロック位
相とFECコードのエラー検出数との関係を説明する図で
ある。

【図１０】本発明を適用した受信装置の変形例における
概略的な構成を示すブロック図である。

【図１１】図３のクロック位相検出回路における概略的
な上半分の構成の変形例を示すブロック図である。

【符号の説明】

10 受信装置 12 RFアンテナ 14 RF受信回路 16 クロック位相検出回路 16a シフトレジスタ群 16A フィールド位相検出回路 16b 同期ワード検出回路 16c パケットヘッダ検出回路 16d FECコード検出回路 16e クロック位相カウンタ 16f 位相情報ラッチ回路

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されるベースバンド信号の周波数が
   有する位相をN個（Nは2以上の整数）に分けて、該位相
   のN分割に対応して逓倍したサンプリング信号を用いて
   前記ベースバンド信号をサンプリングし、該サンプリン
   グ値を前記位相毎に記憶し、前記ベースバンド信号に含
   まれる通信規格に基づいて設定されるフィールド毎に前
   記ベースバンド信号における最適なクロック位相の情報
   をそれぞれ求めるクロック位相検出手段と、 前記ベースバンド信号を該ベースバンド信号に同期した
   信号で取り込み、補正された最適なクロック位相情報の
   それぞれを基に形成されたサンプリング信号で前記ベー
   スバンド信号を読み出すバッファ手段とを含み、 さらに、前記クロック位相検出手段は、前記ベースバン
   ド信号の位相に対応して前記サンプリング信号で前記ベ
   ースバンド信号をサンプリングし、該サンプリングした
   データを順次格納する位相サンプリング記憶手段と、 該位相サンプリング記憶手段から前記フィールドのそれ
   ぞれが用いるビット数分、N個ずつ取り出したデータを
   用いて前記フィールドのそれぞれに含まれる同期データ
   の検出処理および少なくとも、前記データの存在に応じ
   て供給されるエラーに関するデータの確認処理のそれぞ
   れを選択し、該選択にともない該当するフィールドの最
   適なクロック位相を検出し、各フィールドにおけるクロ
   ック位相情報として出力する最適位相検出手段とを含む
   ことを特徴とする受信データ再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記最
   適位相検出手段は、前記入力データに含まれる同期デー
   タの検出処理を行う同期データ検出手段と、 該同期データ検出手段に対して並列に配設され、前記デ
   ータの存在に応じて生成するエラーに関するデータと前
   記位相サンプリング記憶手段から供給されるエラーに関
   するデータとの対応比較を基に正確な受信の確認処理を
   行うエラーデータ確認手段と、 前記サンプリング信号に応じて出力するカウント値を最
   適なクロック位相情報として巡回させながら出力するク
   ロック位相計数手段と、 該最適位相検出手段の前記フィールドのそれぞれに対し
   て供給される正確な受信を示す確認信号に応じて前記最
   適なクロック位相情報を一時保持し、該最適なクロック
   位相情報を出力する位相情報ラッチ手段とを含むことを
   特徴とする受信データ再生装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、前記最
   適位相検出手段は、前記同期データ検出手段と前記エラ
   ーデータ確認手段とにそれぞれ選択する検出選択信号を
   供給して、選択された手段だけを動作させることを特徴
   とする受信データ再生装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の装置にお
   いて、前記最適位相検出手段は、前記同期データ検出手
   段および前記エラーデータ確認手段に誤って正しいと判
   断する検出を避ける制限条件を設け、該制限条件の確認
   に応じて各フィールドの検出信号を出力する制限保護手
   段を配設することを特徴とする受信データ再生装置。
5. 【請求項５】 請求項２、３または４に記載の装置にお
   いて、前記同期データ検出手段は、供給されるデータの
   ビットと、所定の同期ワードを示すあらかじめ格納され
   たビットとそれぞれ一致するか否か比較する一致比較手
   段と、 前記供給されるデータのビットが一致する下限値を設定
   する閾値設定手段と、 前記一致比較手段の比較結果が前記下限値より大きいと
   の判定に応じて同期データが検出されたことを示す同期
   検出信号を前記確認信号として出力する同期比較検出手
   段とを含むことを特徴とする受信データ再生装置。
6. 【請求項６】 請求項２、３または４に記載の装置にお
   いて、前記エラーデータ確認手段は、前記同期ワード以
   降に前記通信規格により少なくとも、ヘッダが格納され
   るヘッド領域およびデータが格納されるペイロード領域
   のそれぞれにて受信したデータとエラーに関するデータ
   を用いて、受信したデータからエラーコードを生成し、
   生成したエラーコードと前記エラーに関するデータとを
   比較して、受信したデータの正確さを確認し、各フィー
   ルドに対する前記確認信号を出力することを特徴とする
   受信データ再生装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか一項に記載
   の装置において、該装置は、さらに、外部から前記N倍
   の情報をクロック制御信号として供給され、該クロック
   制御信号が示すN値に応じて前記ベースバンド信号の周
   波数をN倍にしたサンプリング信号を生成するサンプリ
   ング信号生成手段と、 前記位相サンプリング記憶手段からのタップ出力を前記
   クロック制御信号の前記N値に応じて選択するタップ選
   択手段とを含み、 前記クロック位相計数手段は、前記N値に合わせて巡回
   する計数の設定を行うことを特徴とする受信データ再生
   装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載に装置において、前記サ
   ンプリング信号生成手段は、少なくとも、供給されるデ
   ータの前記フィールドの種類および供給されるデータの
   時間位置のいずれかに応じて前記N値を変化させたクロ
   ック制御信号を受けることを特徴とする受信データ再生
   装置。