JP3784218B2 - Code division multiplexing communication device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散通信に係わり、特に高速同期が可能な低消費電力型の符号分割多重通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、符号分割多重通信装置は、チップ情報の配列からなる拡散データを情報信号に乗算して生成された送信電波を受信して電圧信号を出力する受信手段と、電圧信号を電流信号に変換する電圧・電流変換手段と、チップ情報の配列個数と同数個のサンプルホールド回路から構成されかつ先頭のサンプルホールド回路に電流信号が入力されてクロック信号に基づき電流信号をサンプルホールドすると共に前段のサンプルホールド回路でホールドされた電流信号を後段のサンプルホールド回路に順次遅延させて転送することによりチップ情報の配列が潜在的に内在された電流信号の時系列を生成する電流遅延手段とを備え、電流信号の時系列に潜在的に内在されたチップ情報の配列がこのチップ情報の配列に対応して予め定められた逆拡散データのチップ情報の配列と一致したときに相関が得られるように構成したものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の符号分割多重通信装置は、逆拡散データを固定し、電流信号を後段のサンプルホールド回路に順次転送してチップ情報の配列が潜在的に内在された電流信号の時系列を生成する構成であったので、各段毎のサンプルホールド回路の電流転送誤差が転送の都度累積されるという問題点がある。
【0004】
本発明は上記の事情に鑑みてな為されたもので、電流転送誤差の累積の低減化と消費電力の低減化とを図りつつ、相関検出精度の向上を図ることのできる符号分割多重通信装置を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の符号分割多重通信装置は、チップ情報の配列からなる拡散データを情報信号に乗算して生成された送信電波を受信して電圧信号を出力する受信手段と、前記電圧信号を電流信号に変換する電圧・電流変換手段と、チップ情報の配列個数Lを整数Mで除算して得られたN個の電流遅延フリップフロップと各電流遅延フリップフロップに保持されている電流信号を1チップ時間毎に次段の電流遅延フリップフロップへ転送すると同時にNチップ時間の間に到来して前記各電流遅延フリップフロップに時系列的に保持されていた電流信号を並列的に出力するM個の電流信号出力端子とを有する1入力多出力電流遅延回路ブロック部と、前記各電流遅延フリップフロップからの電流信号が並列的に入力されかつ前記拡散データに対応する参照データに基づいて部分的に相関出力電流が得られるように電流接続経路を切り替えると共に、前記各電流遅延フリップフロップから出力された電流信号を加算して部分相関電流を出力するM個の部分相関電流出力手段と、相関電流信号を得るために前記各部分相関電流出力手段から出力されかつNチップ時間ずつ時系列的に遅延されたM個の部分相関電流を1チップ時間毎に加算する部分相関出力電流遅延回路ブロック部と、前記相関電流信号が入力されて該相関電流信号に基づき元の情報信号を復調する復調器とを備えていることを特徴とする。
【0006】
請求項2に記載の符号分割多重通信装置は、前記電圧・電流変換手段が、前記電圧信号がプラスのときマイナスの電流信号が出力されかつ前記電圧信号がマイナスのときプラスの電流信号が出力されるように、差動アンプリファイア回路と電圧フォロワー回路とが接続された回路から構成されていることを特徴とする。
【0007】
請求項3に符号分割多重通信装置は、前記部分相関電流出力手段が、前記電流信号出力端子に接続されて前記参照データに基づいて接続状態が変更されるスイッチ列と、該スイッチ列の接続状態に基づいて前記各電流信号出力端子から出力された電流信号を加算して前記部分相関電流を出力する電流加算手段とを有することを特徴とする。
【0008】
請求項4に記載の符号分割多重通信装置は、前記各電流遅延フリップフロップが、第1データ保持部と第2データ保持部とを有し、第1のクロック信号と該第1のクロック信号と逆位相の第2のクロック信号とによって制御され、前記第1のクロック信号の立ち上がりで前記第1データ保持部によって電流信号をサンプリングし、かつ、前記第1のクロック信号の立ち下がりで電流信号を前記第1データ保持部に保持し、前記第2のクロック信号の立ち上がりで電流信号を前記第2データ保持部に転送し、前記第2のクロック信号の立ち下がりで前記第2データ保持部に該電流信号を保持すると同時にサンプルされた電流信号を次段の電流遅延フリップフロップに転送すると共に、前記第2のデータ保持部から次段の電流遅延フリップフロップに出力される電流信号と同じ電流信号を前記M個のスイッチ列に向けて出力することを特徴とする。
【0009】
請求項5に記載の符号分割多重通信装置は、前記電流遅延フリップフロップが電流源とメモリMOSトランジスタとからなるカレントミラー回路を有することを特徴とする。
【0010】
請求項6に記載の符号分割多重通信装置は、前記メモリMOSトランジスタが1個であることを特徴とする。
【0011】
請求項7に記載の符号分割多重通信装置は、前記メモリMOSトランジスタがnチャネルMOSトランジスタから構成されていることを特徴とする。
【0012】
請求項8に記載の符号分割多重通信装置は、前記電流源がpチャネルMOSトランジスタから構成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項9に記載の符号分割多重通信装置は、前記nチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するために2個のnチャネルMOSトランジスタを直列に接続することによって構成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項10に記載の符号分割多重通信装置は、前記nチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するためにnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとを組み合わせた等価MOSFETから構成されていることを特徴とする。
【0015】
請求項11に記載の符号分割多重通信装置は、前記等価MOSFETに、前記nチャネルMOSFETが3個用いられ、前記pチャネルMOSFETが1個用いられ、全体としてnチャネルMOSFETとして動作することを特徴とする。
【0016】
請求項12に記載の符号分割多重通信装置は、前記pチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するために2個のpチャネルMOSトランジスタを直列に接続することによって構成されていることを特徴とする。
【0017】
請求項13に記載の符号分割多重通信装置は、前記pチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するためにnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとを組み合わせた等価MOSFETから構成されていることを特徴とする。
【0018】
請求項14に記載の符号分割多重通信装置は、前記等価MOSFETに、前記pチャネルMOSFETが3個用いられ、前記nチャネルMOSFETが1個用いられ、全体としてpチャネルMOSFETとして動作することを特徴とする。
【0019】
請求項15に記載の符号分割多重通信装置は、前記各電流遅延フリップフロップが入力された電流信号に対して実数倍の電流信号を前記電流信号出力端子から出力することを特徴とする。
【0020】
請求項16に記載の符号分割多重通信装置は、前記M個のスイッチ列がN個のペアスイッチを有し、前記参照データを各ペアスイッチに割り付けて、電流経路を切り替えることによって部分相関電流を得ることを特徴とする。
【0021】
請求項17に記載の符号分割多重通信装置は、前記Nチップ時間の間に到来して前記各電流遅延フリップフロップに保持されていた電流信号に基づく部分相関電流をNチップ時間ずつ遅延させて順次時系列的に加算することによって相関電流信号を得ることを特徴とする。
【0022】
請求項18に記載の符号分割多重通信装置は、前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部が、N+1個の電流遅延素子を有し、各チップ時間毎にNチップ時間遅延された部分相関電流信号を出力することを特徴とする。
【0023】
請求項19に記載の符号分割多重通信装置は、前記電流遅延素子が1個のメモリMOSトランジスタと1個の電流源とからなることを特徴とする。
【0024】
請求項20に記載の符号分割多重通信装置は、前記電流遅延素子がカスコードMOSトランジスタ回路又はレギョレーテッィドカスケード回路からなることを特徴とする。
【0025】
請求項21に記載の符号分割多重通信装置は、前記各電流遅延フリップフロップが、その電流源に電流信号のサンプリングとその電流信号出力とに要する時間の間のみ定常電流を流し、その他の時間の間、定常電流がカットされることを特徴とする。
【0026】
請求項22に記載の符号分割多重通信装置は、前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部の電流源が、部分相関電流のサンプリングとその出力との時間の間のみ定常電流を流し、その他の時間の間、定常電流がカットされることを特徴とする。
【0028】
請求項23に記載の符号分割多重通信装置は、前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部と前記復調器との間に、前記相関電流信号を電圧信号に変換する電流・電圧変換手段が設けられていることを特徴とする。
【0029】
請求項24に記載の符号分割多重通信装置は、前記電流・電圧変換手段は、前記相関電流信号が入力されると共にバイアス電圧が印加されて電流信号変換電圧分とバイアス電圧との和の電圧信号を出力する第1差動増幅回路と、前記和の電圧信号が入力されると共に前記バイアス電圧と同じ値のバイアス電圧が印加されかつ前記和の電圧信号から前記バイアス電圧を除去して前記相関電流信号に対応する電圧信号を出力する第2差動増幅回路とから構成されていることを特徴とする。
【0030】
請求項25に記載の符号分割多重通信装置は、前記拡散符号が1種類以上の短周期の拡散符号であり、該1種類以上の短周期の拡散符号を繰り返し用いて又は組み合わせて用いて、情報の1単位を構成するチップ情報の配列個数がL個の拡散データが形成され、前記部分相関電流出力手段の個数は前記短周期の拡散符号の種類の数に等しいことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
【0032】
【発明の実施の形態1】
(受信側符号分割多重通信装置のブロック図の説明)
図1は本発明に係わる受信側符号分割多重通信装置の構成を示すブロック図である。この図1において、1は受信アンテナ、2は混合器、3は局部発振器、4は検波器、5は相関器、6は参照データ系列生成手段、7は復調器である。受信アンテナ1は図示を略す送信装置により送信された送信電波を受信する。この送信電波はチップ情報の配列からなる拡散データを情報信号に乗算することによって生成される。情報信号は、この実施例ではビット情報である。ビット情報は「0」と「1」からなり、このビット情報は時系列的に生成され、このビット情報の発生周期の逆数である周波数がベースバンド周波数である。そのビット情報「1」には例えば正の電圧が対応され、そのビット情報「0」には負の電圧(逆位相の電圧)が対応される。
【0033】
(送信電波の説明)
図2(イ)はビット情報「1」の区間(データパケット1シンボル)を示している。このビット情報「1」にはチップ情報「0」とチップ情報「1」との配列からなる拡散データが乗算される。この拡散データにはPN符号(擬似雑音符号)が用いられ、このPN符号には、M系列符号、Gold符号、直交M系列符号、直交Gold符号、ウオルッシュ関数により生成される直交符号等があり、これらのいずれを用いても良い。直交M系列符号、直交Gold符号、ウオルッシュ関数により生成される直交符号は以下に説明する相関特性を有するため符号分割多重通信装置のチャネル分割に適している。すなわち、直交符号の場合、その自己相関関数は、位相差がゼロのとき相関値が最大となる。また、その相互相関関数は位相差がゼロのとき相関値がゼロとなる。この実施例では、PN符号としてM系列符号が用いられているものとして説明する。
【0034】
チップ情報の配列個数Lは、例えば128である。なお、チップ情報の配列個数Lを「チップ長」ということもある。図2(ロ)はそのチップ情報の配列に対応する信号電圧を示しており、「+1」はチップ情報「1」に対応し、「−1」はチップ情報「0」に対応している。図2(ロ)に示す信号に図1(イ)示す信号が乗算されて、図2(ハ)示す拡散変調波が生成され、この図2(ハ)に示す拡散変調波と図2(ホ)に示す搬送波とを乗算処理することにより、図2(二)に示すスペクトル拡散された送信電波が生成され、これにより、ビット情報「1」は128個のチップに分割されて送信される。
【0035】
この実施例では、情報ビットを128個のチップに分割することにして説明しているが、理解の便宜のために、チップ情報の配列個数が7個の場合について、ビット情報「1」とチップ情報と信号電圧との関係を図2(ヘ)と図2(ト)に示す。ここで、図2(ト)の「1110010」は、7チップM系列の一つである。ビット情報「0」を送信する場合、ビット情報「0」が負の電圧に対応されているので、その拡散変調波は図2(ハ)に示す拡散変調波と逆位相となる。
【0036】
図2の説明では、データパケット1シンボルに”code 1 seqence”を割り当てているが、データパケット1シンボルに2個以上の”code seqence”を割り当てても良い。
【0037】
混合器2は受信電波を局部発振器3から出力される信号と混合してIF(中間周波数)信号を出力し、検波器4は混合器2の出力を同期検波する。
【0038】
ここで、検波器はキャリア同期検波器、遅延検波器、IQ検波器等のIF信号に内在する拡散された情報信号を取り出すものであれば良い。
【0039】
その受信アンテナ1と混合器2と局部発振器3と検波器4とにより受信手段が構成されている。検波器4は受信電波に対応する電圧信号を相関器5に向けて出力する。図3(イ)はその受信電波を示している。図3(ロ)は検波器4により検波された拡散変調波に対応する電圧信号を示している。
【0040】
(相関器5の説明)
相関器5は図4に示すように、この実施例では、電圧・電流変換手段(V/IC)100と、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101と、並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102と、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103と、電流・電圧変換手段108とを備えている。
【0041】
(電圧・電流変換手段100の説明)
電圧・電流変換手段100は、図5に示すように、電圧信号Vinがプラスのときマイナスの電流信号Ioutが出力されかつ電圧信号Vinがマイナスのときプラスの電流信号Ioutが出力されるように、差動アンプリファイア回路100Aと電圧フォロワー回路100Bとが接続された回路から構成されている。
【0042】
差動アンプリファイア回路100Aはオペレーションアンプリファイア(以下、オぺアンプと略す)OP1を有する。オぺアンプOP1のマイナス入力端子には抵抗R1を介して端子T1に入力された電圧信号Vinが印加される。オぺアンプOP1のプラス入力端子は抵抗R4を介して接地されている。オぺアンプOP1の出力端子は抵抗R2を介してそのマイナス入力端子に接続されている。
【0043】
電圧フォロワー回路100BはオぺアンプOP2を有する。オぺアンプOP2のプラス入力端子には抵抗R5を介してオぺアンプOP1の出力端子が接続されている。オぺアンプOP2の出力端子はそのマイナス入力端子に接続されると共に、抵抗R3を介してオぺアンプOP1のプラス入力端子に接続されている。オぺアンプOP1は差動アンプリファイアとして動作し、オぺアンプOP2は電圧フォロワーとして動作し、電流信号Ioutは出力端子T2から電流信号Iinとして1入力多出力電流遅延回路ブロック部101に出力される。
【0044】
ここで、抵抗R1とR2の比R2/R1を(R2/R1=1)とし、抵抗R3とR4の比R4/R3を(R4/R3=β)とすると、電流信号Ioutは、以下の式で求められる。
【0045】
Iout=−(2β/(1+β))×(Vin/R5)
上記式は、電圧信号Vinが正でも負でも成立し、R4/R3=β=1とすると、
下記の式に変形される。
【0046】
Iout=−(Vin/R5)
例えば、Vinの振幅値が±1ボルトのとき、抵抗R5の抵抗値を20キロオームとすると、電流信号Ioutはマイナス・プラス50マイクロアンペアの電流となる。この電圧・電流変換手段100は受信手段に設けても良い。
【0047】
なお、電圧−電流変換器の構成はオペアンプを用いる以外に、差動増幅器を用いて構成することも可能である。
【0048】
(1入力多出力電流遅延回路ブロック部101の説明)
1入力多出力電流遅延回路ブロック部101は、図4に示すように、N個の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)を有する。各1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)は、1個の電流信号入力端子T01と次段へ電流信号を出力する電流信号出力端子T02とを有する。1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1はその電流信号入力端子T01が電圧・電流変換手段100の出力端子T2に接続されている。
【0049】
その1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1の電流信号出力端子T02は次段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF2の電流信号入力端子T01に接続され、各1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=3、…、N)の電流信号入力端子T01は前段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=2、…、Nー1)の電流信号出力端子T02に接続され、各1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=3、…、N−1)の電流信号出力端子T02は後段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=4、…、N)の電流信号入力端子T01に接続されている。
【0050】
また、その各1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)は、並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102へ並列的に電流信号を出力するM個の出力端子T1ij(j=1、2、…、M)を有する。従って、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiは、1個の入力端子と(M+1)個の出力端子とを有する。
【0051】
チップ情報の配列個数Lが128個の時には、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの配列個数Nとその出力端子T1ij(j=1、2、…、M)の個数Mとの積(N×M)が128個のP倍(Pは1以上の整数、ダブルサンプリングの場合にはP=2)となるように、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの配列個数Nとその出力端子T1ijの個数とを定める。特に、断りのない限り、以下の説明では、P=1として説明する。
【0052】
その1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの構造の一例を図6(a)に示す。ここでは、第1段目の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1の構造を例に挙げて説明するが、他の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=2、…、N)についてもその構造は1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1と同じである。
【0053】
1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1は、図6(a)に示すように、前段のカレントミラー回路(第1データ保持部)CMR1と、後段のカレントミラー回路(第2データ保持部)CMR2と、カレントミラー回路CMR3とを有する。カレントミラー回路CMR1はメモリMOSトランジスタ(nチャネルMOSトランジスタ)M101、M102、サンプル制御スイッチS10、定電流源I10、I11を有する。
【0054】
メモリMOSトランジスタM101のソースは定電流源I10を介して電源Vddに接続されると共に電流信号入力端子T01に接続されている。そのメモリMOSトランジスタM101のドレインは接地され、そのメモリMOSトランジスタM101のゲートはそのソースに接続されると共に、サンプル制御スイッチS10を介してメモリMOSトランジスタM102のゲートに接続されている。メモリMOSトランジスタM102のドレインは接地され、そのソースは定電流源I11を介して電源Vddに接続され、そのメモリMOSトランジスタM102のゲートとドレインとの間には寄生容量Cp1が存在する。
【0055】
カレントミラー回路CMR2は、メモリMOSトランジスタM201、M202、サンプル制御スイッチS20、定電流源I12、I13を有する。メモリMOSトランジスタM201のソースは定電流源I12を介して電源Vddに接続されると共に、メモリMOSトランジスタM102のソースに接続されている。
【0056】
メモリMOSトランジスタM201のドレインは接地されている。そのメモリMOSトランジスタM201のゲートはそのメモリMOSトランジスタM201のソースに接続されると共に、サンプル制御スイッチS20を介してメモリMOSトランジスタM202のゲートに接続され、そのメモリMOSトランジスタM202のゲートとドレインとの間には寄生容量Cp2が存在する。
ている。メモリMOSトランジスタM202のドレインは接地されている。そのメモリMOSトランジスタM202のソースは定電流源I13を介して電源Vddに接続されると共に電流信号出力端子T02に接続されている。
【0057】
そのサンプル制御スイッチS10、S20は、図6(b)に示すクロック信号SA、SBによってオンオフ制御され、クロック信号SA、SBは互いに重ならないように位相がずらされており、1チップに相当する時間内にクロック信号SA、SBはそれぞれ各1回発生され、サンプル制御スイッチS10はクロック信号SAの立ち上がりによってオンされ、サンプル制御スイッチS20はクロック信号SBの立ち上がりによってオンされる。
【0058】
カレントミラー回路CMR3は、メモリMOSトランジスタM301、M302、定電流源I14、I15を有する。メモリMOSトランジスタM301のゲートはメモリMOSトランジスタM202のゲートに接続されている。メモリMOSトランジスタM301のドレインは接地され、そのメモリMOSトランジスタM301のソースは定電流源I14を介して電源Vddに接続されると共にメモリMOSトランジスタM302のソースに接続されている。メモリMOSトランジスタM302のソースは定電流源I15を介して電源Vddに接続されると共に、メモリMOSトランジスタM302のゲートに接続されている。メモリMOSトランジスタM302のドレインは接地されている。
【0059】
メモリMOSトランジスタM302のゲートはM個のメモリMOSトランジスタM401、M402、…、M40j、…、M40Mのゲートに並列的に接続されている。各メモリMOSトランジスタM40jのソースは定電流源I16j(j=1、2、…、M)を介して電源Vddに接続されると共に、各出力端子T11jに接続され、その各ドレインは接地されている。
【0060】
なお、以後の説明の便宜のため、各メモリMOSトランジスタM101、M102、M201、M202、M301、M302、M40j(j=1、2、…、M)のサイズは全て等しいものとする。
【0061】
次に、図7の動作タイミングチャートを参照しつつ1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1の動作を説明する。
【0062】
ここでは、説明の便宜のため、定電流源I10〜I15、I16j(j=1、2、…、M)に流れる電流値は「J」であるとする。
【0063】
いま、時刻t=t0において、電圧・電流変換手段100から電流信号Iinが電流信号入力端子T01を介して、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1のカレントミラー回路CMR1に入力されたとする。この電流信号IinはメモリMOSトランジスタM101のソースに流入し、メモリMOSトランジスタM101のドレイン−ソース間に流れる電流は、定電流源I10が理想電流源であるときには、「J+Iin」である。
【0064】
次に、時刻t=t1において、クロック信号SAがハイとなると、サンプル制御スイッチS10がオンとなる。このとき、クロック信号SBはローであるので、サンプル制御スイッチS20はオフのままである。サンプル制御スイッチS10がオンすると、メモリMOSトランジスタM101のゲートとメモリMOSトランジスタM102のゲートとが接続される。このとき、メモリMOSトランジスタM201のゲートとメモリMOSトランジスタM202のゲートとは切断状態にある。
【0065】
メモリMOSトランジスタM101の電流系統とメモリMOSトランジスタM102の電流系統とはサンプル制御スイッチS10がオンすることによってカレントミラー回路を構成し、メモリMOSトランジスタM102のドレインソース間にはメモリMOSトランジスタM101に流れる電流「J+Iin」と同じ電流「J+Iin」を流すために必要な電圧がメモリMOSトランジスタM102のゲートに印加される。
【0066】
次に、時刻t=t2において、クロック信号SAがローとなる。このとき、クロック信号SBはローのままである。クロック信号SAがローとなることによって、サンプル制御スイッチS10がオフされ、メモリMOSトランジスタM101のゲートとメモリMOSトランジスタM102のゲートとが切断状態となる。
【0067】
このとき、メモリMOSトランジスタM102のゲート−ドレイン間には、寄生容量Cpの存在によって「J+Iin」の電流が流れるために必要な電荷が保持され続けるので、メモリMOSトランジスタM102のゲートの電圧が一定に維持され、メモリMOSトランジスタM102のドレインーソース間に「J+Iin」の電流が流れ続けることになる。その電流Iinは、メモリMOSトランジスタM101のゲートとメモリMOSトランジスタM102のゲートとが切断状態にあるので、カレントミラー回路CMR2のメモリMOSトランジスタM201のソースからメモリMOSトランジスタM102のソースに流れ込むことになる。
【0068】
このため、メモリMOSトランジスタM201のドレイン−ソース間に流れる電流は「J−Iin」に保持される。次に、時刻t=t3において、クロック信号SBがハイとなると、メモリMOSトランジスタM201のゲートとメモリMOSトランジスタM202のゲートとが接続され、メモリMOSトランジスタM201のゲートの電圧とメモリMOSトランジスタM202のゲートの電圧とが等しくなる。これによって、メモリMOSトランジスタM202のソース−ドレイン間に流れる電流は、メモリMOSトランジスタM201のソース−ドレイン間に流れる電流「J−Iin」と同じとなる。従って、電流出力端子T02から電流Iout=+Iinが次段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF2に向けて出力される。
【0069】
また、メモリMOSトランジスタM201のゲートの電圧とメモリMOSトランジスタM301のゲートの電圧とが等しくなるので、メモリMOSトランジスタM301のソース−ドレイン間に流れる電流も「J−Iin」となる。従って、メモリMOSトランジスタM301の電流系統からメモリMOSトランジスタM302の電流系統に向かって電流信号Iinが流れ、メモリMOSトランジスタM302のソース−ドレイン間に「J+Iin」の電流が流れることとなる。メモリMOSトランジスタM302のゲートは、各メモリMOSトランジスタM40j(j=1、2、…、M)のゲートに接続されているので、各メモリMOSトランジスタM40j(j=1、2、…、M)のゲートの電圧はメモリMOSトランジスタM302のゲートの電圧と同じとなり、各メモリMOSトランジスタM40j(j=1、2、…、M)のソース−ドレイン間には電流「J+Iin」が流れることになる。従って、各出力端子T1j(j=1、2、…、M)から電流信号「Iin」が各メモリMOSトランジスタM40j(j=1、2、…、M)に向かって流れ込み、各出力端子T1j(j=1、2、…、M)から「−Iin」の電流信号が流れ出すことになる。
【0070】
次に、時刻t=t4において、クロック信号SBがオフとなると、サンプル制御スイッチS20がオフとなり、メモリMOSトランジスタM201のゲートとメモリMOSトランジスタM202のゲートとが切断状態となる。このとき、メモリMOSトランジスタM202のゲート−ドレイン間には、寄生容量Cpの存在によって「J−Iin」の電流が流れるために必要な電荷が保持され続けるので、メモリMOSトランジスタM202のゲート電圧が一定に維持され、メモリMOSトランジスタM202のドレインーソース間に「J−Iin」の電流が流れ続けることになる。
【0071】
次に、時刻t=t5において、再び、クロック信号SAがハイとなると、新たな電流信号IinがメモリMOSトランジスタM101に流入し、時刻t=t6からt=t8の間で、電流信号Iinがサンプリングされて保持される。このようにして、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1はクロック信号SAのタイミングで電流信号Iinをサンプリングし、クロック信号SBのタイミングで電流信号Iinを保持し、電流出力端子T02から電流信号Iinを次段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF2に出力すると共に、各出力端子T1ij(j=1、2、…、M)から並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102に向けて電流信号「−Iin」を出力することになる。
【0072】
従って、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N−1)は、1チップ時間内のクロック信号SAで電流信号Iinを保持し、クロック信号SBで一時的に保持して次段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=2、…、N)に電流信号Iinを転送すると共に、並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102に向けて電流信号「−Iin」を出力する。
【0073】
よって、電流信号Iinが1チップ時間ずつ遅延されて、次段の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiに転送され、同時に電流信号「−Iin」が並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102に向けて出力される。
【0074】
(並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102の説明)
並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102は、図4に示すようにM段の部分相関電流出力手段105k(k=1、2、…、M)を有する。
【0075】
その部分相関電流出力手段105kはスイッチ列105Skと電流加算回路iaddkとから構成されている。そのスイッチ列105SkはN個の電流入力端子T2ik(i=1、2、…、N)と、ペアスイッチ104ikと、2つの信号出力線T31k、T32k(k=1、2、…、M)とを有する。ペアスイッチ104ikは一対のスイッチS1、S2を有し、各スイッチS1は出力端子T32kに接続され、各スイッチS2は出力端子T31kに接続されている。これにより、k段目の各ペアスイッチ104ik(i=1、2、…、N)には各1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)のj番目の端子T1ij(j=k)から出力される電流信号「−Iin」が入力される。
【0076】
一対のスイッチS1、S2のうちの一方のスイッチS1は、例えば、参照データが「0」のときオンし、参照データが「1」のときオフする。他方のスイッチS2は、参照データが「1」のときオンし、参照データが「0」のときオフする。例えば、図8に示すように、部分相関電流出力手段105kに参照データ「100…0…0」が割り当てられたとき(先頭のみ「1」でその他が「0」のとき)には、その図8に示すように各スイッチS1、S2が動作する。
【0077】
電流加算回路iaddkは、カレントインバータCRk(k=1、2、…、M)を有し、各カレントインバータCRk(k=1、2、…、M)の入力端子は各出力端子T31kに接続され、各カレントインバータCRk(k=1、2、…、M)の出力端は各出力端子T32kに接続されている信号線T41k(k=1、2、…、M)に接続されている。ここでは、各カレントインバータCRkを参照符号「1」に対応する電流信号が流れる各出力端子T31kに接続することとしたが、各カレントインバータCRkを参照符号「0」に対応する電流信号が流れる各出力端子T32kに接続することとしても良い。
【0078】
ここで、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)には、左から右に向かって順に古い電流信号Iinが保持されるので、ペアスイッチ104ik(i=1、2、…、N)には、左から右に向かって順に古い電流信号Iinが同時に流れることになる。参照データ「1」に相当する電流信号Iinは各カレントインバータCRkによって符号反転されて、参照データ「0」に相当する電流信号Iinに加算されることになる。
【0079】
(ペアスイッチ104ikの具体的構成)
各ペアスイッチ104ik(i=1、2、…、N)は例えば図9に示すn型MOSトランジスタM20とp型MOSトランジスタM21とから構成されている。n型MOSトランジスタM20のゲートとp型MOSトランジスタM21のゲートとは参照データ系列生成手段6の出力端子T9ikに接続され、n型MOSトランジスタM20のドレインとp型MOSトランジスタM21のソースとは出力端子T1ij(i=1、2、…、N)に接続され、n型MOSトランジスタM20のソースは出力端子T32kに接続され、p型MOSトランジスタM21のドレインは出力端子T31kに接続されている。
【0080】
出力端子T9ikから参照データ「0」が入力されると、n型MOSトランジスタM20はオン(ドレイン−ソース間が導通状態)され、p型MOSトランジスタM21はオフ(ドレイン−ソース間が非導通状態)され、参照データが「0」のとき、出力端子T1ijと出力端子T132kとが接続状態となる。また、出力端子T9ikから参照データ「1」が入力されると、n型MOSトランジスタM20はオフ(ドレイン−ソース間が非導通状態)され、p型MOSトランジスタM21はオン(ドレイン−ソース間が導通状態)され、参照データが「1」のとき、出力端子T1ijと出力端子T31kとが接続状態となる。
【0081】
(電流加算回路iaddkの説明)
電流加算回路iaddkには、各電流遅延フリップフロップCDFFiにホールドされた時系列の電流信号が同時に入力され、部分相関電流信号を出力する。この電流加算回路iaddkは第1加算系統106Aと第2加算系統106Bとを備えている。第1加算系統106Aは、図10に示すように、ソース接地のn型MOSトランジスタM32、M33、定電流源A32、A33を有する。第2加算系統106Bは、ソース接地のn型MOSトランジスタM30、M31、定電流源A30、A31を有する。
【0082】
n型MOSトランジスタM30のドレインは出力端子T32kに接続されると共に電流源A30を介して電源Vddに接続されている。n型MOSトランジスタM30のゲートはそのドレインに接続されている。n型MOSトランジスタM31のドレインは電流源A31を介して電源Vddに接続されると共にn型MOSトランジスタM32のドレインに接続されている。n型MOSトランジスタM31のゲートはn型MOSトランジスタM30のゲートに接続されている。
【0083】
n型MOSトランジスタM32のドレインは出力端子T31kに接続されると共に、電流源A32を介して電源Vddに接続されている。n型MOSトランジスタM32のゲートはそのドレインに接続されている。n型MOSトランジスタM33のゲートはn型MOSトランジスタM32のゲートに接続されている。n型MOSトランジスタM33のドレインは電流源A33を介して電源Vddに接続されると共に出力端子T51kに接続されている。
【0084】
第2加算系統106Bのn型MOSトランジスタM30のドレインには出力端子T32kから電流Imが流れ込み、第1加算系統106Aのn型MOSトランジスタM32には出力端子T31kから電流Ipが流れ込む。
【0085】
n型MOSトランジスタM30の電流系統とn型MOSトランジスタM31の電流系統とはカレントミラー回路を構成しており、n型MOSトランジスタM30のドレイン−ソース間に流れる電流「J+Im」と同じ電流「J+Im」がn型MOSトランジスタM31のドレイン−ソース間に流れる。同様に、n型MOSトランジスタM32の電流系統とn型MOSトランジスタM33の電流系統もカレントミラー回路を構成している。n型MOSトランジスタM32のドレイン−ソース間には出力端子T31kに流れ込んだ電流Ipから電流Imを差し引いた電流「(Ip−Im)」に電流源A32からの電流Jを加えた電流「J+(Ip−Im)」が流れ、n型MOSトランジスタM33のドレイン−ソース間にはn型MOSトランジスタM32のドレイン−ソース間に流れる電流と同じ電流「J+(Ip−Im)」が流れ、結果として、出力端子T51kから出力される出力電流Ioutは「−(Ip−Im)」となる。この出力電流Ioutが部分相関電流である。
【0086】
参照符号の割り当てについては後述することにし、次に部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の説明を行う。
【0087】
(部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の説明)
部分相関出力電流遅延回路ブロック部103は、図4に示すように、M−1個のNチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−1)を有する。Nチップ電流遅延回路Ndelaylの入力端子T51k(k=1、2、…、M−1)は、部分相関電流出力手段105k(k=M−l、…、2)の信号出力線T41kに接続されている。そのNチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−2)の出力端子T52l(l=1、2、…、M−2)は次段のNチップ電流遅延回路Ndelayk(k=2、…、M−1)の入力端子T51k(k=2、…、M−1)に接続されている。Nチップ電流遅延回路NdelayM-1の出力端子T52M-1は、信号出力線T411の出力端子T51Mと共に、電流・電圧変換回路108の入力端子T61に接続されている。
【0088】
各Nチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−1)は、図11に示すように「N+1個」の電流メモリ素子D1、D2、…、Dp、…、Dn+1を有する。各電流メモリ素子Dp(p=1、2、…、N+1)の入力側には、部分相関電流Iinの入力を制御する入力制御スイッチSdinp(p=1、2、…、N+1)が接続され、各電流メモリ素子Dp(p=1、2、…、N+1)の出力側には、電流信号Ioutの出力を制御する出力制御スイッチSdoutp(p=1、2、…、N+1)が接続されている。入力制御スイッチSdinp(p=1、2、…、N+1)、出力制御スイッチSdoutp(p=1、2、…、N+1)は図12に示すタイミングクロックパルスPC、PC’によってオンオフされる。このタイミングクロックパルスPC、PC’は1チップ時間に相当する時間の間、入力制御スイッチSdinp(p=1、2、…、N+1)、出力制御スイッチSdoutp(p=1、2、…、N+1)をオンさせる。各入力制御スイッチSdinp(p=1、2、…、N+1)について、タイミングクロックパルスPCはn+1チップ時間に相当する時間毎に発生され、各電流メモリ素子Dp(p=1、2、…、N+1)はnチップ時間の間、入力された部分相関電流Iinを保持する。
【0089】
各入力制御スイッチSdoutp(p=1、2、…、N+1)について、タイミングクロックパルスPC’もn+1チップ時間に相当する時間毎に発生されるが、各電流メモリ素子Dp(p=1、2、…、N+1)について、タイミングクロックパルスPCとタイミングクロックパルスPC’との間には、nチップ時間の遅れがあり、従って、各電流メモリ素子Dp(p=1、2、…、N+1)はnチップ時間の間、部分相関電流Iinを保持した後、部分相関電流Iinを出力して、再度新しい部分相関電流Iinを取り込んで保持することになる。
【0090】
すなわち、各電流メモリー素子Dp(p=1、2、…、N+1)は1チップ時間毎にずれた部分相関電流を保持しており、各Nチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−1)には、最も古い部分相関電流を保持している電流メモリー素子がその部分相関電流を出力した後に、新しい部分相関電流が取り込まれ、記憶されることになる。
【0091】
図13は、各Nチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−1)の具体例を示している。各電流メモリ素子Dpは定電流源I100pとメモリMOSトランジスタM100pとから構成されている。メモリMOSトランジスタM100pはそのゲートとソースとの間がスイッチSdSwpを介して接続されている。そのメモリMOSトランジスタM100pのソースは定電流源I100pに接続され、メモリMOSトランジスタM100pのドレインは接地されている。入力制御スイッチSdinpと出力制御スイッチSdoutpとは信号線L100pを介して接続されている。各出力制御スイッチSdoutp(p=1、2、…、N+1)はカレントインバータ109に接続されている。スイッチSdSwpは入力制御スイッチSdinpと同時にオンされる。
【0092】
各定電流源I100p(p=1、2、…、N+1)には電流Jが流れており、例えば、入力制御スイッチSdin1がオンしたとき、出力制御スイッチSdout1はオフしている。入力制御スイッチSdin1がオンすると、部分相関電流Iinが信号線L1001に流れ込み、かつ、スイッチSdSw1が同時にオンされるので、メモリMOSトランジスタM1001のゲート電圧がJ+Iinの電流をソース−ドレイン間に流すように設定される。
【0093】
入力制御スイッチSdin1がオフすると、同時にスイッチSdSw1がオフされるので、メモリMOSトランジスタM1001のゲートがJ+Iinの電流を流すのに必要な電圧に保持される。このゲートの電圧はnチップ時間保持され続ける。nチップ時間経過後に、出力制御スイッチSdout1がオンされると、メモリMOSトランジスタM1001のゲートの電圧がJ+Iinの電流を流すのに必要な電圧に保持されているので、出力制御スイッチSdout1を介して部分相関電流IinがメモリMOSトランジスタM1001の電流系統に引き込まれることになる。従って、この図13に示すNチップ電流遅延回路Ndelayk(k=1、2、…、M−1)の具体例によれば、各電流メモリ素子D1、D2、…、Dp、…、Dn+1は、nチップ時間経過後に保持している部分相関電流Iinをそれぞれ出力することになる。なお、この具体例によれば、部分相関電流Iinが各電流メモリ素子D1、D2、…、Dp、…、Dn+1に引き込まれる構成となっているので、Sdinpを介して入力される入力信号としての部分相関電流Iinと、出力制御スイッチSdoutpを介して出力される部分相関電流Iinとの符号が反転する。そこで、出力信号Ioutの符号を部分相関電流Iinの符号に一致させる目的で、カレントインバータ109が出力側に設けられているのである。
【0094】
(電流・電圧変換手段)
その相関電流信号としての出力電流Ioutは、出力端子T61を介して電流・電圧変換手段(I/VC)108に入力される。この電流・電圧変換手段108は部分相関出力電流遅延回路ブロック部103と復調器7との間に存在し、相関電流信号を電圧信号に変換する。この電流・電圧変換手段108は、図14に示すように、第1差動増幅回路108Aと第2差動増幅回路108Bとから構成されている。第1差動増幅回路108AはオペレーションアンプリファイアOP3と抵抗R10とを有する。第2差動増幅回路108BはオペレーションアンプリファイアOP4と抵抗R11〜R14を有する。オペアンプOP3のプラス端子にはバイアス電圧Vbiasが印加されている。
【0095】
オペアンプOP3のマイナス端子は出力端子T61に接続され、出力電流Ioutが流れ込む。抵抗R10はオペアンプOP3の出力端子とマイナス端子との間に接続されている。オペアンプOP4のプラス端子は抵抗R11の一端に接続されている。抵抗R11の他端にはオペアンプOP3のプラス端子に印加されているバイアス電圧Vbiasと同じ値のバイアス電圧Vbiasが印加されている。抵抗R12の一端はオペアンプOP4のプラス端子に接続され、抵抗R12の他端は接地されている。抵抗R13の一端はオペアンプOP3の出力端子に接続され、その抵抗R13の他端はオペアンプOP4のマイナス端子に接続されている。オペアンプOP4の出力端子は出力端子T62を介して復調器7の入力側に接続されると共に、抵抗R14を介してマイナス端子に接続されている。抵抗R13の抵抗値と抵抗R11の抵抗値とは同じ値とされ、抵抗R14の抵抗値と抵抗R12の抵抗値とは同じ値とされている。
【0096】
バイアス電圧VbiasがオペアンプOP3のプラス端子に加えられていないものとすると、オペアンプOP3のマイナス端子に加わる電圧が等価的に接地状態となるため、抵抗R10には出力電流Iout(=Ip−Im)が流れないことになる。そこで、出力電流Iout(=Ip−Im)が抵抗R10を流れるようにオペアンプOP4のプラス端子にバイアス電圧Vbiasを印加する。これにより、n型MOSトランジスタM33のドレイン電圧がバイアス電圧Vbiasにクランプされ、抵抗R10に出力電流Iout(=Ip−Im)が流れることになる。n型MOSトランジスタM33のドレイン−ソース間に流れる電流は、ドレイン電圧が変化してもほとんど変化せず、バイアス電圧Vbiasの値は電源電圧Vddの約1/2程度で良い。ここで、オペアンプOP3の出力電圧をV1とすると、
V1=Vbias−(R10×Iout)=Vbias−R10(Ip−Im)である。
【0097】
この出力電圧V1には、出力電流Ioutに対応する出力電圧にバイアス電圧が加わったものとなっており、出力端子T62に生じる出力電圧Voutを、出力電流Ioutに対応する出力電圧にするためには、出力電圧V1からVbiasを除去しなければならない。
【0098】
そこで、第2差動増幅回路108Bの抵抗R11、抵抗R12の比(抵抗R13、抵抗R14の比)を抵抗R12、抵抗R14に流れる電流が(Ip−Im)となるように設計すれば、オペアンプOP4の出力端子にはバイアス電圧Vbiasが除去された出力電圧Vout(=R14((Ip−Im)))とすることができる。
【0099】
従って、第1差動増幅回路108Aは、相関電流信号が入力されると共にバイアス電圧が印加されて電流信号変換電圧分とバイアス電圧との和の電圧信号を出力し、第2差動増幅回路108Bは和の電圧信号が入力されると共にバイアス電圧と同じ値のバイアス電圧が印加されかつ和の電圧信号からバイアス電圧を除去して相関電流信号に対応する相関電圧信号を出力端子T62から出力する。この相関電圧信号の波形が図3(ハ)に示されている。
【0100】
なお、電流・電圧変換手段(I/VC)108には必ずしもオペアンプを用いる必要はなく、他の電流−電圧変換手段を用いることも可能である。
【0101】
(相関処理の説明)
図15を参照しつつ相関処理について次に説明する。チップ情報を含んだ電流信号の系列S1、S2、…、SMNが、時刻t1、時刻t2、…、時刻tMNの順に時系列的に到来したとし、現在時刻がtMNとする。
【0102】
電流遅延フリップフロップの配列個数M×Nが図15(イ)に示すようにチップ情報の配列個数Lと同じとき(L=M×N)には、電流信号S1、S2、…、SMNが右から左の順に保持される。この電流信号S1、S2、…、SMNは右から左に向かって古い電流信号から新しい電流信号の順に各電流遅延フリップフロップに保持されている。
【0103】
各電流遅延フリップフロップに対応させて逆拡散データとしての参照データR1、R2、…、RMNを与える。このとき、電流信号S1、S2、…、SMNの符号と参照データR1、R2、…、RMNの符号とが一致すれば相関が最大となり、参照データR1、R2、…、RMNを用いて相関電流が最大となるように各電流遅延フリップフロップに保持されていた電流信号の出力経路が切り替えられ、各電流遅延フリップフロップに保持されている電流信号S1、S2、…、SMNが参照データR1、R2、…、RMNの接続経路切り替え論理に従って加算される。
【0104】
この図15(イ)では、各電流遅延フリップフロップの配列個数M×Nとチップ情報の配列個数Lとが同じであり、各電流遅延フリップフロップを直列にM×N段配列して、各電流遅延フリップフロップから出力される電流信号を同時に加算して相関を得る構成であったが、この図15(イ)に示す電流遅延フリップフロップの配列の構成と、図15(イ)に示す電流遅延フリップフロップをM等分してN個ずつの配列の組み合わせとして、図15(ロ)に示すようにM段に並列に配列し、N個の各電流遅延フリップフロップから出力される電流信号を各段毎に加算して、各段毎に部分相関電流を得て、この各段毎に得られる部分相関電流を同時に加算して相関電流を得る構成とは等価である。
【0105】
ところで、その図15(ロ)において、上から下に向かって1段、2段、…、M段と考えると、時刻t=tMNにおいて、M段目から出力される部分相関電流は、時刻t1から時刻tNまでの間に到来してM段目の電流遅延フリップフロップの配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流であり、M−1段目から出力される部分相関電流は、時刻tN+1から時刻t2Nまでの間に到来してM−1段目の電流遅延フリップフロップの配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流であり、1段目のN個の電流遅延フリップフロップから部分相関電流は時刻tMNから時刻tM(M-1)+1までの間に到来して1段目の電流遅延フリップの配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流であり、各段の電流遅延フリップフロップの配列から出力される部分相関電流はNチップ時間ずつ遅れたものとなっている。
【0106】
そこで、図4に示すように、配列個数がN個の電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)で部分相関電流を得る場合には、時刻t1から時刻tNまでの間に到来して電流遅延フリップCDFFiの配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流、時刻tN+1から時刻t2Nまでの間に到来して電流遅延フリップCDFFi(i=1、2、…、N)の配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流、…、時刻tMNから時刻tM(M-1)+1までの間に到来して電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)の配列に保持されていた電流信号に基づく部分相関電流が加算されるように、並列電流経路切り替えスイッチ回路部102の接続経路切り替え論理を構成すると共に、部分相関電流遅延回路ブロック部103を構成すれば良いことになる。
【0107】
その図4において、符号R1、R2、…、RNはM段目の部分相関電流出力手段105SMに与えられた接続経路切り替え論理としての参照データであり、符号RN(M-K-2)+1、…、RN(M-K+1)-1、RN(M-K+1)はK段目の部分相関電流出力手段105Skに与えられた接続経路切り替え論理としての参照データであり、符号RN(M-k-2)+1、…、RN(M-1)-1、RN(M-1)は二段目の部分相関電流出力手段105S2に与えられた接続経路切り替え論理としての参照データであり、符号RN(M-1)+1、…、RNM-1、RNMは一段目の部分相関電流出力手段105S1に与えられた接続経路切り替え論理としての参照データである。
【0108】
例えば、時刻t1から時刻tnまでの間に到来して1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiに保持されていた電流信号の系列S1〜SNと参照データの系列R1〜RNとが一致したとすると、時刻t=tNにおいて、M段目の部分相関電流出力手段105Mから出力される部分相関電流は最大となる。この部分相関電流出力手段105Mから出力される部分相関電流はNチップ電流遅延回路Ndelay1に入力されてNチップ時間保持される。この部分相関電流出力手段105Mから出力される部分相関電流はNチップ時間遅延された後に次段のNチップ電流遅延回路Ndelay2に出力される。
【0109】
次に、時刻tN+1から時刻t2Nまでの間に到来して1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiに保持されていた電流信号の系列SN+1〜S2Nと参照データの系列RN+〜R2Nとが一致したとすると、時刻t=t2Nにおいて、M−1段目の部分相関電流出力手段105M-1から出力される部分相関電流は最大となる。この部分相関電流出力手段105M-1から出力される部分相関電流はNチップ電流遅延回路Ndelay2に入力される。このNチップ電流遅延回路Ndelay2には、部分相関電流出力手段105M-1から出力される部分相関電流と同時に、部分相関電流出力手段105Mから出力されてNチップ時間遅延された部分相関電流が入力されて加算され、この加算部分相関電流がNチップ電流遅延回路Ndelay2にNチップ時間保持される。部分相関電流出力手段105M-1は部分相関電流出力手段105Mから出力されかつNチップ時間前の部分相関電流と加算されてNチップ時間遅延された後に次段のNチップ電流遅延回路Ndelay3に出力される。
【0110】
このようにして、M個の各部分相関電流出力手段105kから出力されかつNチップ時間ずつ遅延された部分相関電流を時系列順に1チップ時間毎に順次加算することにより全体としての相関電流信号が得られる。
【0111】
(相関器5の最小構成要素の説明)
この実施例では、相関器5が電圧・電流変換手段100、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101、並列電流経路切り替えスイッチブロック部102、部分相関電流遅延ブロック部103、電流・電圧変換手段108から構成されているが、相関器5は電圧電流変換手段100、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101、並列電流経路切り替えスイッチブロック部102、部分相関電流遅延ブロック部103を備えていれば良い。相関出力の処理を電流モードで行う場合には、電流・電圧変換手段108を設けなくとも良い。
【0112】
この相関器5は、相関がとれた場合であって、ビット情報が「1」のとき、プラス側にピークの電圧を出力し、ビット情報が「0」のとき、マイナス側にピークの電圧を出力し、時系列的に発生する相関電圧信号が復調器7に入力される。復調器7はこの相関電圧信号を積分し、元のベースバンド周波数の情報信号(生の情報信号)を復調する。
【0113】
(電流源の構成の説明)
以上の説明では、各電流源を等価回路を用いて説明したが、この各電流源には図16に示すp型MOSトランジスタM303を用いることができる。図16(a)は電流源を等価記号I101で表現し、この等価記号I101を電流メモリー用のn型MOSトランジスタM101に接続した状態を示している。このn型MOSトランジスタM101はn型MOSトランジスタをここでは代表して示している。図16(b)はその等価記号I101をp型MOSトランジスタM303により表現しなおした図である。p型MOSトランジスタM303はそのドレインがn型MOSトランジスタM101のソースに接続され、そのp型MOSトランジスタM303のソースは電源Vddに接続され、p型MOSトランジスタM303のゲートには適宜ゲート電圧VEEが印加される。このp型MOSトランジスタM303はそのゲートに電圧VEEが印加されると、定電流源として動作する。
【0114】
電流Jはp型MOSトランジスタのゲート長L、ゲート幅W、ゲート長Lに対するゲート幅Wの比W/L、ゲート電圧VEEにより決定され、ゲート電圧VEEを変更することにより電流Jを調節制御できる。
【0115】
(ダブルサンプリングの説明)
以上の説明では、チップ情報の配列個数L=128に対して、各並列電流経路切り替え回路ブロック部102のペアスイッチの総個数N×Mとチップ情報の配列個数Lとが同一(N×M=128)、すなわち、P=1であった。このサンプリング方式をシングルサンプリング方式という。チップ情報の配列個数L=128に対して、並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102のペアスイッチの総個数をP倍(Pは2以上の整数)とすることもできる。特に、Pが「2」のときのサンプリング方式をダブルサンプリング方式という。この場合、電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102のペアスイッチの総個数は256個となり、ダブルサンプリング方式のクロック信号の周波数はシングルサンプリング方式に用いられるクロック信号の周波数fの2倍となる。
【0116】
ダブルサンプリング方式の場合、相関がとれたときに、相関電流信号がシングルサンプリング方式の2倍となり、電流信号の時系列が2個以上ずれると、ピーク出力としての相関電流出力は出力されない。
【0117】
(発明の実施の形態1の効果)
上述した実施形態による部分相関型電流相関器5は、電流信号を電流遅延フリップフロップを用いてチップ情報の個数の分だけ順次転送遅延させる構造のマッチドフィルターに比較して、アナログ電流信号を転送する回数を大幅に抑えることが可能であり、電流信号の転送時の誤差の累積を大幅に抑制することが可能で、特にチップ情報の配列個数が多くなった場合にその効果は顕著である。
【0118】
また、この部分相関型相関器5の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiは、出力経路の数が多くなればなるほど、1出力当たりの回路構成要素の数を減らすことができるので、チップ情報の配列個数が多くなった場合に、より一層回路的な負担の軽減に寄与する。
【0119】
ここで、相関器5に入力された電流信号の電流値をIinとする。1回あたりの転送誤差σは入力信号に対して通常の電流カレントミラー回路をベースにしたフリップフロップ、電流メモリー回路の入出力を用いた場合には、σ=1(%)程度である。この条件のもとでの誤差の発生を見積もることにする。
【0120】
例えば、拡散チップ情報の配列個数が256個のシングルサンプリングのマッチドフィルタの動作を考えた場合、従来の相関器の構成で直列に配列個数分だけ接続した電流遅延フリップフロップを用いたとき、n段目の電流遅延フリップフロップの出力をInとして、
In=Iin×(1+σ)n
の式で表現される転送誤差モデルを仮定する。
【0121】
この場合に、転送回数をパラメーターとして、各段の入力電流を比較すると、

Figure 0003784218
これに対して、この発明の実施の形態では、数Mと数Nとは任意に選択することが可能である。数Mと数Nを任意に決めたときに、電流転送の最大回数をNtr ansとすると、
trans=1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFi(i=1、2、…、N)による転送回数+部分相関出力電流データ遅延回路ブロック部103による転送回数=N+(M−1)
で与えられる。
【0122】
相関器5の拡散チップ情報の配列個数Lが256個のとき
Figure 0003784218
となり、数Nがチップ情報の配列個数Lの1/2乗のときに、転送回数が最小になる。直列に電流遅延フリップフロップを用いて遅延させたときの最大誤差の電流値が12.65×Iinになるのに対して、N=16に設定した場合には、1.38×Iin程度の電流値に抑えられるから、大幅に電流の転送誤差を抑えることができる。
【0123】
ここでは、拡散チップ情報の配列個数LをL=256として説明を行ったが、例えば、L=32、64、L=128、L>256であっても相関精度を向上させることができる。
【0124】
最大転送回数が最小となるNは、Lの1/2乗に最も近い整数であり、そのときの転送回数は2×Lの1/2乗と見積もることができる。従って、チップ情報の配列個数が増えるに伴って、この発明の相関器5を用いることによって転送回数の低減、それに伴う転送誤差の累積の低減改善効果が著しくなる。
【0125】
この相関器5の回路構成による転送回数の低減は、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103のNチップ電流遅延回路Ndelayにおいて、nチップ分だけ部分相関電流を遅延させるときに、1回の部分相関電流の転送のみでn回転送遅延させたと同等の機能を与えることにより実現されている。
【0126】
ここでは、主要な電流源の数の見積もり比較を行う。
【0127】
電流遅延フリップフロップCDFFi1段当たりの構成では、電流サンプリングカレントミラーを二つ含んでいるから、
電流メモリMOSトランジスタ 4つ
電流スイッチ 2つ
定電流源 4つ
と見積もることができる。
【0128】
従来の電流遅延フリップフロップをL段直列に接続して電流信号を遅延させる回路構成の場合には、電流遅延フリップフロップがL個必要であるので、
電流メモリMOSトランジスタ 4×L
電流スイッチ 2×L
定電流源 4×L
となる。
【0129】
本発明の回路構成の場合には、
1入力M出力電流遅延フリップフロップCDFFi1個当たり、
電流メモリMOSトランジスタの個数は6+M、
電流スイッチの個数は 2
定電流源の個数は 6+M
この電流フリップフロップをN個使用するから、
電流メモリMOSトランジスタの個数は(6+M)×N
電流スイッチの個数は 2×N
定電流源の個数は (6+M)×N
また、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103のNチップ電流遅延回路Ndelayについて、
電流メモリMOSトランジスタ (N+1)×(M−1)
電流スイッチ (2×N)×(M−1)
定電流源 (N+1)×(M−1)
である。
【0130】
以上の合計から、
電流メモリMOSトランジスタの個数は、
(6+M)×N+(N+1)×(M−1)=2M×N+5N+M−1
電流スイッチの個数は、 (2×N)×M
定電流源の個数は、 2M×N+5N+M−1
である。
【0131】
ここで、従来の電流遅延フリップフロップをL段直列に接続して電流信号を遅延させる構成の場合の電流源の個数とこの発明の実施の形態1の構成の定電流源の個数とを比較する。電流モード回路の場合には、定電流源から定常的に流れている定電流による消費電力が大部分を占めている。従って、定電流源の個数を減らすことが消費電力の低減と、回路構成の簡素化とに寄与する。
【0132】
従来構成の相関器の電流源の個数は4Lであり、この発明の実施の形態に係わる電流源の個数は、2M×N+5N+M−1である。
【0133】
ただし、ここで、L=M×Nであり、
転送回数が最小になるM=Nの場合について考察する。
式 4L>2L+L-1/2−1(L>9(Lは実数))は下記の条件で成立し、Lが大きくなるほど、従来の相関器の電流源の個数に較べて、この発明の実施の形態の電流源の個数は急速に少なくなる。これは、チップ情報の配列個数Lが増大した場合に、その転送回数の低減の効果と、回路構成の簡略化の効果が顕著になることを示している。
【0134】
また、参照符号を固定して動作させる場合には、並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部102のペアスイッチは常時一方が接続、一方が切断状態に保たれる。ここで、ペアスイッチを動作させる場合の消費電力は、スイッチをオンオフ動作させる際のゲート電極への電荷の蓄積により消費されることになるために、実質的にペアスイッチを固定する場合には、消費電力は生じないことになる。
【0135】
スイッチドキャパシタを用いたアナログマッチドフィルタでは、非常に厳密な値を持つ容量をLSIプロセスに導入しなければならないが、この電流加算型マッチドフィルタでは、いわゆるASICファンドリーが通常提供しているデジタル用スタンダードプロセスを利用して全ての回路を構成することが可能である。
【0136】
この発明の実施の形態1によれば、電流信号の転送回数を大幅に低減すると同時に、回路を構成するうえでの電流源の個数、スイッチの個数を低減することが可能であり、回路構成の簡単化を図ることができる。また、電流源の総個数を減らすことができるので、従来の構成と較べて消費電力を節約できる。
【0137】
更に、アナログ電流データの転送回数を大幅に減らすことが可能となるために、相関出力の精度を向上させることができる。
【0138】
なお、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101の電流遅延フリップフロップの個数は、転送誤差の発生割合と電流源の個数と回路素子の複雑化とを総合的に考慮して選択するのが望ましい。
【0139】
【発明の実施の形態2】
(1入力多出力電流遅延回路ブロック部101に1トランジスタ構造のカレントミラーを用いた場合の説明)
発明の実施の形態1では、2個の定電流源をそれぞれ用いて、サンプル制御スイッチ付きのカレントミラー回路CMR1、CMR2を構成した。しかしながら、消費電力の観点からは、電流源の個数をなるべく少なくすることが望ましい。
【0140】
図17は定電流源を1個にした場合の1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1の具体例を示している。この図17に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1の構成は、カレントミラー回路CMR1、CMR2の構成が異なるのみであるので、他の回路については、同一構成要素に同一符号を付して、異なる部分についてのみ説明する。
【0141】
その図17において、カレントミラー回路CMR1は電流源I10’と、メモリMOSトランジスタM101’と、入力スイッチSW10と、制御スイッチSW11とから構成されている。ここで、入力スイッチSW10と制御スイッチSW11とは同一のタイミングでオン・オフする。カレントミラー回路CMR2は電流源I11’と、メモリMOSトランジスタM102’と、入力スイッチSW20と、制御スイッチSW21とから構成されている。入力スイッチSW20と制御スイッチSW21とも同一のタイミングでオン・オフする。
【0142】
カレントミラー回路CMR1のメモリMOSトランジスタM101’のソースは電流源I10’を介して電源電圧Vddに接続されていると共に、入力スイッチSW10を介して入力端子T01に接続されている。そのメモリMOSトランジスタM101’のゲートは制御スイッチSW11を介してそのソースに接続されている。メモリMOSトランジスタM101’のドレインは接地されている。
【0143】
カレントミラー回路CMR2のメモリMOSトランジスタM102’のソースは電流源I11’を介して電源Vddに接続されていると共に、入力スイッチSW20を介してカレントミラー回路CMR1のメモリMOSトランジスタM101’のソースに接続されている。そのメモリMOSトランジスタM102’のゲートは制御スイッチSW21を介してそのソースに接続されると共に、カレントミラー回路CMR3のメモリMOSトランジスタM301のゲートに接続されている。そのメモリMOSトランジスタM102’のドレインは接地されている。出力端子T02は次段の入力端子T01に接続されている。
【0144】
クロック信号SA、SB(図7参照)を用いてこの図17に示す1入力多出力電流遅延回路フリップフロップCDFF1の構成を説明する。
【0145】
クロック信号SAの立ち上がりで、カレントミラー回路CMR1の入力スイッチSW10、制御スイッチSW11がオンする。このとき、入力スイッチSW20はオフである。入力端子T01に理想的な入力電流Iinを出力する電流源が接続されていたとすると、メモリMOSトランジスタM101’のソースとゲートとがオンしているために、メモリMOSトランジスタM101’のソース−ドレイン間に電流源I10’からの電流Jと入力端子T01から流入する電流信号Iinとの和の電流「J+Iin」が流れるように、そのゲートの電圧が設定される。
【0146】
次に、クロック信号SAの立ち下がりで、入力スイッチSW10と制御スイッチSW11とがオフする。すると、メモリMOSトランジスタM101’のゲートは潜在的に電流「J+Iin」を流すことのできる電圧に保持される。
【0147】
続いて、クロック信号SBが立ち上がると、入力スイッチSW20と制御スイッチSW21とが同時にオンされる。すると、メモリMOSトランジスタM102’のソースとゲートとが導通しているので、メモリMOSトランジスタM102’のソース−ドレイン間に電流源I11’からの電流Jと前段のカレントミラー回路CMR1に流入する電流信号「−Iin」との和の電流「J−Iin」が流れるように、そのメモリMOSトランジスタ102’のゲート電圧が設定される。このとき、メモリMOSトランジスタ102’に並列に接続されているカレントミラー回路CMR3のメモリMOSトランジスタM301のゲート電圧も電流「J−Iin」が流れるように保持される。
【0148】
続いて、クロック信号SAがオンすると、カレントミラー回路CMR2のメモリMOSトランジスタM102’に保持されていた電流信号が次段に転送され、同時に、カレントミラー回路CMR1のメモリMOSトランジスタM101’に電流信号Iinが流入する。その後の動作は発明の実施の形態1と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
(発明の実施の形態2の効果)
この発明の実施の形態2について、
1トランジスタ構成を用いた1入力M出力電流遅延回路フリップフロップCDFFi1個当たり、
電流メモリMOSトランジスタの個数は4+M、
電流スイッチ 4、
定電流源 4+M、
となり、
この電流遅延フリップフロップをN個使用するので、
電流メモリMOSトランジスタの総個数は、(4+M)×N、
電流スイッチの総個数は、 4×N
定電流源の総個数は、 (4+M)×N
となる。
【0149】
また、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103のNチップ電流遅延回路Ndelayについて、
電流メモリMOSトランジスタの個数は、(N+1)×(M−1)、
電流スイッチの個数は、(2×N)×(M−1)、
定電流源の個数は、(N+1)×(M−1)、
である。
【0150】
以上により、
電流メモリMOSトランジスタの総個数は、(4+M)×N+(N+1)×(M−1)=2M×N+3N+M−1
電流スイッチの総個数は、6×N
電流源の総個数は、2M×N+3N+M−1
となる。
【0151】
発明の実施の形態1では、定電流源の総個数が2M×N+5N+M−1であったのに対して、定電流源の総個数を2M×N+3N+M−1に減らすことができる。その代わりに、電流スイッチの個数は増えているが、全体の回路の構成要素数を減少させることができ、定電流源の個数が消費電力の主要な要素なので、定電流源の個数を減らすことができる効果は顕著である。
【0152】
【発明の実施の形態3】
(カスコードMOSを用いて1入力M出力電流遅延回路を構成した場合の説明)nチャネルMOSFET、pチャネルMOSFETは、チャネル長が充分に大きなとき、そのドレイン電流−ドレイン電圧特性の飽和領域におけるドレイン抵抗rdは非常に大きな値であり、実質的に無限大(rd=∞)と考えることができる。しかしながら、チャネル長が1μm以下に微細化されると、そのドレイン抵抗rdを無限大として扱うことができなくなってくる。すなわち、有限のrdの効果が顕在化し、図18(ロ)、(二)に示すような特性となる。
【0153】
図18(イ)はnチャネルMOSFETを示し、図18(ロ)はそのnチャネルMOSFETの動作特性を示す。また、図18(ハ)はpチャネルMOSFETを示し、図18(二)はそのpチャネルMOSFETの動作特性を示す。
【0154】
その図18(イ)において、符号FETN(n)はnチャネルMOSFETであることを代表的に示す意味で用いている。その図18(ハ)において、符号FETN(p)はpチャネルMOSFETであることを代表的に示す意味で用いている。nチャネルMOSFET(FETN(n))は、そのドレイン抵抗rdが有限の場合、ゲート電圧Vgを2V、3V、4Vと増加方向に変化させると、そのドレイン−ソース間に流れる電流Idnがドレイン電圧Vdnの増加に伴って、図18(ロ)に示すように増加する方向に変化する。
【0155】
pチャネルMOSFET(FETN(p))は、そのドレイン抵抗rdが有限の場合、ゲート電圧Vgを−1V、−2V、−3Vと減少方向に変化させると、そのドレイン−ソース間に流れる電流Idpがドレイン電圧Vdpの減少に伴って、図18(ニ)に示すように減少する方向に変化する。
【0156】
従って、図18(ロ)、図18(二)に示すMOSトランジスタを用いて回路設計を行うと、相関器5から出力される相関電流信号が入力された電流信号Iinに正確に対応しないことになる。
【0157】
そこで、これらの図18(ロ)に示す動作特性を有する2個のnチャネルMOSFET(FETN(n))の組み合わせ、図18(二)に示す動作特性を有する2個のpチャネルMOSFET(FETN(p))の組み合わせを用いて飽和特性が改善された等価MOSFETを構成することとする。
【0158】
図19(イ)はnチャネルMOSFETに対応する等価MOSFETを示し、等価であるという意味で記号EFETN(n)で示す。また、図20(イ)はpチャネルMOSFETに対応する等価MOSFETを示し、等価であるという意味で記号EFETN(p)で示す。
【0159】
ここでは、nチャネルMOS等価FET(EFETN(n))には、nチャネルMOSFET(FETN(n))が2個用いられ、全体としてnチャネルMOSFETとして動作する。2個のnチャネルMOSFET(FETN(n))を順に、FET1(n)、FET2(n)で示すことにし、その接続状態を次に説明する。
【0160】
nチャネルMOSFET(FET1(n))のソースは接地され、そのドレインはnチャネルMOSFET(FET2(n))のソースに接続されている。nチャネルMOSFET(FET2(n))のドレインは端子Voutに接続されている。
【0161】
ここで、nチャネルMOSFET(FET1(n))のゲートに電圧Vgnが印加され、nチャネルMOSFET(FET2(n))のゲートに電圧Vbiasが印加されているものとする。
【0162】
Voutの電圧が上昇すると、nチャネルMOSFET(FET2(n))のドレインーソース間を流れる電流Idnが増大する。すると、同一の電流IdnをnチャネルMOSFET(FET1(n))に同一の電流を流すために、Vdnの電位が上昇する。すると、nチャネルMOSFET(FET2(n))のソース−ドレイン間の電位差(Vout−Vdn)が減少するために、nチャネルMOSFETのドレイン−ソース間を流れる電流Idnが減少する。
【0163】
これによって、Voutの変動によるIdnの変動が、Vdnの電圧のフィードバック効果によって小さくなる。従って、Voutの変動に対してVdnの変動が小さくなるので、等価MOSFET(EFETN(n))のドレイン電圧の変動に対する耐性は、単体のMOSFETを用いた場合のドレイン電圧の変動の大きさよりも小さくなり、実質的にドレイン抵抗rdを大きくすることができる。この等価MOSFET(EFETN(n))はメモリMOSトランジスタに用いられる。
【0164】
図20(イ)に示すpチャネル等価MOSFET(EFETN(p))には、pチャネルMOSFET(FETN(p))が2個用いられ、全体としてpチャネルMOSFETとして動作する。ここでは、2個のpチャネルMOSFET(FETN(p))を順に(FET1(p))、(FET2(p))で示すことにし、次にその接続状態を説明する。
【0165】
pチャネルMOSFET(FET1(p))のソースはVddに接続され、そのドレインはpチャネルMOSFET(FET2(p))のソースに接続されている。pチャネルMOSFET((FET2(p))のソースは端子Voutに接続されている。
【0166】
ここで、pチャネルMOSFET(FET1(p))のゲートに電圧Vgp、pチャネルMOSFET(FET2(p))のゲートに電圧Vbiasが印加されているものとする。
【0167】
Voutの電圧が低下すると、pチャネルMOSFET(FET2(p))のドレイン−ソース間の電位差(Vdp−Vout)が減少するために、pチャネルMOSFETのドレイン−ソース間に流れる電流Idpが減少する。
【0168】
これによって、Voutの変動によるIdpの変動が、Vdpの電圧のフィードバック効果によって小さくなる。従って、Voutの変動に対して、Vdpの変動が小さくなるので、等価MOSFET(EFETN(p))のドレイン電圧の変動に対する耐性は、単体のMOSFETを用いた場合のドレイン電圧変動の大きさよりも小さくなり、実質的にドレイン抵抗rdを大きくすることができる。この等価MOSFET(EFETN(p))は電流源に用いられる。このカスコードMOSFETを電流源と電流メモリMOSFETとを図17に示す1入力M出力電流遅延フリップフロップCDFF1に適用した具体例を図21に示す。
【0169】
これによって、電流信号の遅延、電流源特性、電流保持特性を向上させることができる。
【0170】
【発明の実施の形態4】
(レギュレーティッドカスケード回路により部分相関電流出力遅延回路ブロック部103を構成した場合の説明)
図22(イ)はnチャネルMOSFETに対応する等価MOSFETを示し、等価であるという意味で記号EFETN(n)で示す。また、図23(イ)はpチャネルMOSFETに対応する等価MOSFETを示し、等価であるという意味で記号EFETN(p)で示す。
【0171】
ここでは、nチャネルMOS等価FET(EFETN(n))には、nチャネルMOSFET(FETN(n))が3個用いられ、pチャネルMOSFET(FETN(p))が1個用いられ、全体としてnチャネルMOSFETとして動作する。3個のnチャネルMOSFET(FETN(n))を順に、FET1(n)、FET2(n)、FET3(n)で示すことにし、その接続状態を次に説明する。
【0172】
nチャネルMOSFET(FET1(n))のソースは接地され、そのドレインはnチャネルMOSFET(FET2(n))のソースとnチャネルMOSFET(FET3(n))のゲートとに接続されている。nチャネルMOSFET(FET1(n))のゲートにはゲート電圧Vgnが印加される。nチャネルMOSFET(FET2(n))のドレインは端子Voutに接続されている。端子Voutは図13に示す電流源に接続される。nチャネルMOSFET(FET2(n))のゲートはpチャネルMOSFET(FETN(p))のドレインとnチャネルMOSFET(FET3(n))のドレインとに接続されている。nチャネルMOSFET(FET3(n))のソースは接地されている。pチャネルMOSFET(FETN(p))のソースは電源Vddに接続され、pチャネルMOSFET(FETN(p))のゲートにはゲート電圧Vregpが印加されている。
【0173】
nチャネルMOS等価FET(EFETN(n))では、pチャネルMOSFET(FETN(p))が電流源として動作する。いま、端子Voutに加わる電圧が上昇すると、nチャネルMOSFET(FET2(n))のドレイン−ソース間に流れる電流Idnが増加し、nチャネルMOSFET(FET1(n))のドレイン側の電位Vdnが上昇しようとする。このドレイン側の電位Vdnが上昇すると、nチャネルMOSFET(FET3(n))のゲート電圧が大きくなり、nチャネルMOSFET(FET3(n))のドレイン−ソース間に流れる電流が増加しようとする。
【0174】
ところが、pチャネルMOSFET(FETN(p))によりnチャネルMOSFET(FET3(n))に流れる電流Iregnは一定に保たれているので、nチャネルMOSFET(FET3(n))のドレイン側の電位Vdが下がり、これにより、nチャネルMOSFET(FET2(n))のゲートに加わるゲート電位が低下する。nチャネルMOSFET(FET2(n))のゲート電位が下がると、電流Idnの増加が阻止され、結果としてnチャネルMOSFET(FET2(n))のドレイン−ソース間の電位差が大きくなり、nチャネルMOSFET(FET1(n))のドレイン電圧Vdnが一定に保持され、ひいては、電流Idnが一定に保たれることになる。
【0175】
これにより、nチャネル等価MOSFETはそのドレイン抵抗rdが∞となり、図22(ロ)に示す飽和特性が改善される。実際には、電流Idnの大きさは概略50〜150マイクロアンペア程度であり、電流Iregnは2マイクロアンペア程度で良いので、pチャネルMOSFET(FETN(p))からnチャネルMOSFET(FET3(n))に向かって流れる電流Iregnに基づく電力消費はほとんど無視できる。
【0176】
なお、この図22(イ)に示すnチャネル等価MOSFET(EFETN(n))はいわゆるレギュレーティッドカスケード回路と呼ばれ、この回路それ自体は公知である。このnチャネル等価MOSFET(EFETN(n))は、メモリMOSトランジスタM100p(p=1、2、…、n+1)に用いることができる。
【0177】
図23(イ)に示すpチャネル等価MOSFET(EFETN(p))は全体としてpチャネルMOSFETとして動作する。pチャネル等価MOSFET(EFETN(p))には、pチャネルMOSFET(FETN(p))が3個用いられ、nチャネルMOSFET(FETN(n))が1個用いられる。ここでは、3個のpチャネルMOSFET(FETN(p))を順に(FET1(p))、(FET2(p))、(FET3(p))で示すことにし、次にその接続状態を説明する。
【0178】
pチャネルMOSFET(FET1(p))のドレインは端子Voutに接続されている。pチャネルMOSFET(FET1(p))のソースはpチャネルMOSFET(FET2(p))のドレインとpチャネルMOSFET(FET3(p))のゲートに接続されている。pチャネルMOSFET(FET1(p))のゲートはnチャネルMOSFET(FETN(n))のドレインとpチャネルMOSFET(FET3(p))のドレインとに接続されている。pチャネルMOSFET(FET2(p))のソースは電源Vddに接続され、そのゲートにはゲート電圧Vgpが印加されている。pチャネルMOSFET(FET3(p))のソースは電源Vddに接続されている。nチャネルMOSFET(FETN(n))のソースは接地され、そのゲートにはゲート電圧Vregnが印加されている。その図23(イ)において、VdpはpチャネルMOSFET(FET1(p))のソース側の電位であり、IdpはpチャネルMOSFET(FET1(p))のソース−ドレイン間に流れる電流を示している。このpチャネル等価MOSFET(EFETN(p))の飽和特性は図23(ロ)に示すようになる。その理由は、nチャネル等価MOSFET(EFETN(n))の動作特性の説明から容易に類推できるので割愛する。このpチャネル等価MOSFETは電流源I100p(p=1、2、…、n+1)として用いることができる。
【0179】
図24は実際に図13に示すNチップ電流遅延回路Ndelay1に等価MOSFETを適用した場合を示している。この構造を用いることによって、Nチップ電流遅延回路Ndelaykの電流源特性と電流保持特性とを向上させることができる。
【0180】
【発明の実施の形態5】
(1入力多出力電流遅延回路ブロック部101に電流カットを適用した場合の説明)
図25は1入力多出力電流遅延回路ブロック部101において、動作上不必要な時間に、電流源I10〜I15、I16jを停止若しくは定電流Jが流れる経路上に電流停止スイッチを設けて、定常電流が流れない構成とした場合を示すタイムチャートである。例えば、電流停止スイッチは図6(a)において、経路z1〜z6、z16jに設けられる。
【0181】
1チップ時間内で、電流信号をメモリMOSトランジスタにサンプリングし又はメモリMOSトランジスタから出力するのに必要な最低限の時間のみ、電流源I10〜I13を動作させる。これは、メモリMOSトランジスタが一度情報を記憶すると、電流源I10〜I15、I16jを停止しても電流情報を記憶しておくことができるという性質を利用している。1入力多出力電流遅延回路ブロック部101の場合には、電流信号の記憶と出力時間以外の時間には電流源I10〜I13を停止させることが可能である。
【0182】
1チップ時間をTchip、電流の入出力に必要な時間をTinoutとすると、電流源から電流を流すのに必要な時間は、全体の動作時間のうちの、1チップ時間当たり、
Tinout/Tchipとなり、
電流源I10、I11を停止させておくことが可能な時間は、全体の動作時間のうちの、1チップ時間当たり、
(Tchip−Tinout)/Tchipとなり、
常時電流源の電流を流した場合に対して、対象とする電流源の総個数をKとすると、電流源を停止させることが可能な時間は、
J×K×(Tchip−Tinout)/Tchipとなり、
この分だけ消費電流を低減することができる。
【0183】
電流モード素子の場合には、定常的な電流が消費電流の主体であるので、電流源の定常的な電流を抑えることは、消費電力を抑えるうえで非常に効果がある。また、電流の入出力に必要な時間Tinoutは、MOSFETのスケーリング則によって、微細化が進むほど短くなり、それに伴って、電流源を停止することが可能な時間が増えることによって、更なる消費電力の低減が可能である。
【0184】
【発明の実施の形態6】
(Nチップ電流遅延回路Ndelaykに電流カットを行った場合の例)
図26はNチップ電流遅延回路Ndelaykにおいて、動作上不必要な時間に、電流源を停止もしくは電流の経路上にスイッチを設けて、定常的な電流が流れない構成にした場合を示すタイムチャートである。
【0185】
1チップ時間内で、部分相関電流をメモリMOSにサンプリングし又はメモリMOSトランジスタから出力するのに必要な最小限の時間のみ電流源を動作させる。これはメモリMOSトランジスタが一度情報を記憶すると、電流源を停止しても電流情報を記憶保持することができるという性質を利用している。
【0186】
このNチップ電流遅延回路Ndelayでは、N回遅延させる間に1回ずつ相関電流の入力と出力とを行うので、1チップ時間をTchip、遅延回数をN、相関電流の入出力に必要な時間をTinoutとすると、電流源から電流を流すのに必要な時間は、全体の動作時間のうちの、(N+1)チップ時間当たり、
Tinout/(Tchip×(N+1))時間であり、
電流源を停止しておくことが可能な時間は、全体の動作時間のうちの、(N+1)チップ時間当たり、
(Tchip×(N+1)−Tinout)/(Tchip×(N+1))時間となり、常時電流源の電流を流した場合に対して、対象とする電流源の総数をN+1とすると、電流源を停止させることが可能な時間は、
J×(N+1)×(Tchip×(N+1)−Tinout)/Tchipとなり、この分だけ、消費電流を低減することができる。
【0187】
Nチップ電流遅延回路Ndelayでは、電流源は(N+1)チップ時間のうちに、1チップ時間だけ動作させれば良いので、電流カットの効果が非常に大きく、消費電力の低減の効果が大きい。1個のNチップ電流遅延回路Ndelay回路では、N+1個の電流メモリー回路を並列に持っているが、実質的にカレントカットをチップ単位で行うことによって、2個の電流メモリー相当の電流源消費電力で済むので、回路全体に占める消費電力は高々M×2個の電流メモリー程度となり、消費電力の低減効果が大きい。
【0188】
ここでは、チップ単位でのカレントカットを説明したが、発明の実施の形態4で説明したように、チップ時間内でもカレントカットを動作させる場合には、1個の電流メモリー相当の電流源消費電力で済むので、回路全体に占める消費電力は高々M×1個の電流メモリー程度となり、より消費電力の低減効果が大きい。
【0189】
電流モード素子の場合には、定常的な電流が消費電流の主体であるために、電流源の定常的な電流を抑えることは、消費電力を抑えるうえで非常に効果がある。また、電流の入出力に必要な時間Tinoutは、MOSFETのスケーリング則によって、微細化が進むほど短くなり、それにともなって、電流源を停止させることが可能な時間が増えることによって、更なる消費電力の低減が可能である。
【0190】
【発明の実施の形態7】
(1入力多出力電流遅延回路ブロック部101のメモリー制御スイッチSW11、SW21にダミーMOSトランジスタを用いた実施例の説明)
図17に示す1入力多出力電流遅延回路ブロック部101のメモリー制御スイッチSW11、SW21は、図27(イ)に示すように一般にn型MOSFETDM0から構成されている。そのn型MOSFETDM0のドレインはメモリMOSトランジスタM101’、M102’のドレインに接続されると共に、Vout端子に接続されている。Vout端子は電流源I10’、I11’に接続されている。
【0191】
n型MOSFETDM0のソースはメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートに接続されている。n型MOSFETDM0のゲートにはタイミングクロックパルス(クロック信号SA、SBに相当)φが入力される。電流信号Iinが入力される際にはn型MOSFETDM0はオン(ソースードレイン間は導通)であり、電流信号を保持する際にはオフである。
【0192】
ここで、メモリMOSトランジスタM101’、M102’に電流信号Iinが入力される際には、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のソース−ドレイン間に電流Jが流れるように、n型MOSFETDM0を介して、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートの電圧がVgnに設定される。このとき、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のソースに寄生的に存在している寄生容量C101は接地に対してVgnの電圧で充電状態となっている。
【0193】
メモリMOSトランジスタM101’、M102’に電流信号Iinを入力する状態から電流信号Iinを保持する状態に変化させる際、n型MOSFETDM0が理想状態のときには、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートの電圧はVgnに保持される。
【0194】
ところが、一般的には、n型MOSFETDM0は、オフ状態になるときに、そのゲートが正の電圧から0Vに変化するために、そのゲート−ソース間の寄生容量C102から電荷が放出され、その電荷がメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートとメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲート−ソース寄生容量C101とに分配され、結果的にメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲート電圧Vgnが変動する。この電荷の変動はクロックフィールドスルーと呼ばれ、この構成の電流信号の転送誤差の主要原因となる。このメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートの電圧の変動によって、そのメモリMOSトランジスタM101’、M102’のドレイン−ソース間を流れる電流が変動し、メモリMOSトランジスタM101’、M102’から出力される電流信号に誤差が入り込むことになる。
【0195】
そこで、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートの電極を大きくし、そのゲートの容量とソース−ゲート間の寄生容量を大きくすること、又は、n型MOSFETDM0の寄生容量を小さくすることによって、この電荷の分配による影響を抑えることが考えられるが、これによって誤差を全て抑制することはできない。
【0196】
図27(ロ)はダミーMOSトランジスタDM1を用いて、この転送誤差を低減する構成を示している。
【0197】
ここでは、メモリ制御スイッチSW11、SW21はn型MOSFETDM0とダミーMOSトランジスタDM1とから構成されている。n型MOSFETDM0のソースはダミーMOSトランジスタDM1のドレインに接続され、ダミーMOSトランジスタDM1のソースはメモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートに接続されている。そのダミーMOSトランジスタDM1のソースとドレインとは短絡されている。そのダミーMOSトランジスタDM1のゲートにはn型MOSFETDM0のゲートに入力されるタイミングクロックパルスφと逆位相のタイミングクロックパルスφ’が入力される。
【0198】
電流情信号Iinが入力されるときには、n型MOSFETDM0はオンであり、ダミーMOSトランジスタDM1はオフ(ゲートにオフに相当する通常0Vの電圧)が印加されている。メモリMOSトランジスタM101’、M102’に流すべき電流値がJとなるように、ゲート電圧Vgnは設定される。
【0199】
このとき、メモリMOSトランジスタM101’、M102’のゲートソース間の寄生容量C101はVgnで充電状態になっている。また、ダミーMOSトランジスタDM1のソース−ゲート間の寄生容量C103、ドレインーゲート間の寄生容量C104はダミーMOSトランジスタDM1のゲートの電圧(通常、電流信号をメモリーする状態では0V)とVgnとの電位差(ほぼ1V)であるために、ほぼ放電状態になっている。
【0200】
この状態で、電流信号の保持状態が変化した場合を考える。
【0201】
n型MOSFETDM0がオンからオフになると、そのゲート電圧はほぼ0Vになって、寄生容量C102は放電状態となる。一方、ダミーMOSトランジスタDM1のゲートがオンになると、寄生容量C103、C104は充電状態になる。このとき、寄生容量C102から放出される電荷量と寄生容量C103、C104に充電される電荷量を同じにすると、寄生容量C101を介した電荷の再分配は起こらないので、メモリー電圧Vgnは変動しないことになる。
【0202】
n型MOSFETDM0とダミーMOSトランジスタDM1とを同一のnMOSFETで製作した場合には、同一のゲート長Lに対してダミーMOSトランジスタDM1のゲート幅Wを約半分にすれば良い。この構成を採用することによって、単体のメモリMOSトランジスタM101’、M102’の電流信号の転送誤差を減らすことが可能である。
【0203】
このダミーゲート構造を図17に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFF1に適用した場合の回路構成を図28に示す。このように単体の転送誤差を減少させることによって、相関器全体の特性を改善することが可能である。
【0204】
なお、ここでは、ダミーゲートとしてnMOSFETを用いる場合について説明したが、ダミーゲートをpMOSFETを用いて構成することも可能である。
【0205】
【発明の実施の形態8】
(入力された電流信号の実数倍の電流値を出力することが可能な1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの説明)
相関処理を行う際に、相関が取れたときには、全ての入力信号が同一の符号で加算されるために、例えば、チップ情報の配列個数がLであるとすると、入力電流IinのL倍の電流値が最終的に相関器から出力されることになる。
【0206】
この発明の実施の形態では、部分相関を行っているが、この相関電流が大きくなると、Nチップ電流遅延回路Ndelayの電流源の電流値を大きくする必要がある。線形性を保つためには、遅延させる電流値の2倍以上の電流値が必要である。
【0207】
電流モードの相関器では、システムとして要求されるダイナミックレンジを維持する範囲の中で、電流値を一定の割合で縮小することが可能である。図29は1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの構造を示している。この図29に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの電流信号Iinが入力されたときの電流カレントミラー回路CMR1、CMR2の動作は図17に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの動作と同一である。電流信号Iinに対して出力電流IoutをM倍(Mはここでは「1」以下の数であるが、「1」以上でも良い)にしたい場合には、電流源Iの電流値をJ×Mに設定し、メモリMOSトランジスタのサイズLを一定に保ったままゲート幅WをW×Mに設定する。図29にはM=1/2の場合が示されている。
【0208】
この回路構成を採用することによって、次段への転送電流をIinに維持したまま、各並列電流経路切り替えスイッチ回路ブロック部101への遅延転送電流をIin×Mとして出力することが可能である。全ての並列電流経路切り替えスイッチブロック部101への遅延転送電流がM倍になるように回路を作成した場合には、相関器の出力は入力電流Iinから期待される相関出力に対してM倍の比例関係を保ったまま得ることが可能である。Mの値は相関器のノイズや非線形性、歪みによるダイナミックレンジを維持できる範囲でなるべく小さくすることによって、電流源の個数を一定に保ったまま、設定する電流値Jを小さくすることが可能であり、消費電力を抑えることが可能である。
【0209】
【発明の実施の形態9】
発明の実施の形態1から発明の実施の形態8までは、情報の1単位(1ビット)に対して丁度1周期が対応する拡散データ、すなわち、拡散符号としてチップ長Lの長周期のものを用いたが、1種類以上の短周期の拡散符号を2回以上の回数繰り返すか、又は、組み合わせて情報の1単位を構成して、この1情報分の符号を単位として相関を取る相関器がある。本発明は、この種の相関器にも適用できるものであり、以下にこの相関器の構成を図30、図31を用いて説明する。
【0210】
ここで、想定する短周期の拡散符号はA1、A2、…、Aqのq種類の短周期の拡散符号であるとする。ただし、qは正の整数である。各短周期の拡散符号の内容を以下の通りとする。
A1=(a11、a12、a13、…、a1N1
A2=(a21、a22、a23、…、a2N2
… …
Aq=(aq1、aq2、aq3、…、aqNq
情報の1単位に相当する拡散符号Yは、これらの短周期の拡散符号を組み合わせて作成される。すなわち、Y=(A1、A2、…、Aq)
なお、同一の短周期の拡散符号を2回以上繰り返して、例えば、短周期の拡散符号A1を二度繰り返して情報の1単位を構成する場合も、組み合わせということとする。また、短周期の拡散符号のうち、互いに逆の関係にある拡散符号、例えば、拡散符号A1と拡散符号A2とが、A1=−A2の関係にある場合には、同一の拡散符号であるとして取り扱うものとする。
【0211】
ここで、各短周期の拡散符号の長さ(チップ長N)は同じで合っても良いし、異なっていても良いが、以下の説明では、拡散符号の長さNは同一であるとして説明する。
【0212】
図30は短周期の拡散符号を用いた相関器の一例を示す図であって、この図30は、1種類の短周期の拡散符号A=(a1、a2、a3、…、aN)をM個組み合わせて情報の1単位を構成する拡散符号Yの信号系列の相関をとる場合を示している。
【0213】
例えば、拡散符号の構成を、Y=(A、A、A、…、−A、A)とする。この拡散符号Yを説明の便宜のため、各拡散符号の種類が異なっているものとして、Y=(A1、A2、A3、…、A(M−1)、AM)として表現する。
【0214】
この図30では、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101がN個の1入力2出力電流遅延フリップフロップCDFFiから構成されている。互いに異なるq種類の短周期の拡散符号から拡散符号Yが構成されている場合には、1入力多出力電流遅延回路ブロック部101はN個の1入力(q+1)出力電流遅延フリップフロップCDFFiから構成される。
【0215】
部分相関電流出力手段105kは短周期の拡散符号の種類が1種類であるので1個である。部分相関電流出力手段105kの部分相関出力電流は、1入力M出力電流分配回路150に入力される。この1入力M出力電流分配回路150は、入力された部分相関出力電流と同一の部分相関出力電流をM個の出力端子Tp1、Tp2、…、Tpm-1、Tpmから出力する役割を果たす。
【0216】
この部分相関出力電流は部分相関出力符号処理回路151に入力される。この部分相関出力符号処理回路151は入力端子P(1)a、P(2)a、…、P(M−1)a、P(M)aと出力端子P(1)b、P(2)b、…、P(M−1)b、P(M)bとを有し、拡散符号Yを構成する短周期の拡散符号A1、A2、…、A(M−1)、AMの符号に対応する処理を行う役割を果たす。例えば、拡散符号A(M−1)を除く他の拡散符号はここでは「+」であるので、そのまま、入力端子P(1)a、P(2)a、…、P(M)aと出力端子P(1)b、P(2)b、…、P(M)bとを接続し、短周期の拡散符号P(M−1)は「−A」であるので、入力端子P(M−1)aと出力端子P(M−1)bとはカレントインバータ152を介在させて接続する。これによって、短周期の拡散符号P(M−1)は符号が逆転されて出力される。
【0217】
その部分相関出力符号処理回路151の出力は部分相関出力電流遅延回路ブロック部103のNチップ電流遅延回路Ndelaykに入力される。例えば、符号A1に相当する部分相関出力電流は、部分相関出力符号処理回路151によって符号処理が行われた後、Nチップ電流遅延回路Ndelay1に入力され、符号A2に相当する部分相関出力電流は、部分相関出力符号処理回路151によって符号処理が行われた後、Nチップ電流遅延回路Ndelay2に入力され、これらを順次加算してNチップ電流遅延回路NdelayM-1から出力される加算電流に出力端子TMから出力される部分相関出力電流を加算することによって、情報の1単位に相当する長さLを有する拡散符号Yの相関処理が行われ、これによって、全体としての相関出力電流が得られる。
【0218】
短周期の拡散符号が2種類からなる場合には、1入力(2+1)出力電流遅延フリップフロップCDFFiを用いて電流信号の遅延が行われ、2個の部分相関電流出力手段105kが用いられて、2個の部分相関電流出力手段105kによって2種類の部分相関処理が行われる。その部分相関出力電流はそれぞれ各1入力多出力電流分配回路150に入力され、各1入力多出力電流分配回路150はその短周期の拡散符号のチップ長の個数分の部分相関電流信号を出力し、この各1入力多出力電流分配回路150から出力された部分相関出力電流信号は、拡散符号Yの情報に従って部分相関出力符号処理回路151によって符号処理が行われた後、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103に入力される。
【0219】
一般に、1種類以上の短周期の拡散符号を繰り返し用いて又は組み合わせて用いて、情報の1単位を構成するチップ情報の配列個数がL個の拡散データを形成する場合には、部分相関電流出力手段の段数は短周期の拡散符号の種類の数に等しい。
【0220】
一般に、短周期の拡散符号の種類が1種類である場合には、1入力多出力電流遅延フリップフロップCDFFiの構造を1入力2出力の構造とするのみで良く、また、部分相関電流出力手段105kも唯1個で良いので、短周期の拡散符号の個数を1周類としてその繰り返し回数をM個とした場合の電流源の個数を見積もると以下のようになる。
【0221】
1入力2出力電流遅延フリップフロップCDFFi1個当たりの定電流源の個数は、
4+2=6
である。
【0222】
この電流遅延フリップフロップCDFFiをN個用いるので、定電流源の総数は6×N=6Nである。
【0223】
1入力M出力電流分配回路150に用いる定電流源の個数はM+1個である。
【0224】
部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の定電流源の個数は、
(N+1)×(M−1)個である。
【0225】
従って、この場合の電流源の総個数は、M×N+2M−5N+6個である。
【0226】
発明の実施の形態2では、定電流源の個数が、2M×N+3N−M−1個であったが、この発明の実施の形態9によれば、M×N+2M−5N+6個であるので、近似的に定電流源の個数をM×N程度削減することができ、実質的に電流源の個数を約半分に削減できる。電流モードの相関器では消費電力が定常的に流れる電流が支配的であるので、定電流源の個数を約半分にできるということは、大幅に電流値を削減できることを意味している。また、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103のNチップ電流遅延回路Ndelaykに電流カットを適用すれば、更にこの部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の消費電力を少なくすることができるので、回路全体としての消費電力をより一層少なくすることができる。
【0227】
なお、1入力M出力電流分配回路150を設けなければならないために、この回路は増えるが、この回路規模は微々たるものであり、このように、短周期の拡散符号の組み合わせからなる拡散符号に対して、図30に示す回路構成を採用すれば、大幅に回路規模を削減できると共に、その消費電力を抑制できる。
【0228】
図31は図30に示す部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の変形例を示す図である。この図30では、電流加算回路iaddkの出力が部分相関出力電流遅延回路ブロック部103に入力されている。1入力多出力電流遅延回路ブロック部の構成、部分相関電流出力手段の構成は、図30に示すものと同一であるので、その詳細な説明は省略されている。
【0229】
この図31では、部分相関出力電流遅延回路ブロック部103は、1入力2出力電流分配回路B20kとNチップ電流遅延回路Ndelaykと部分相関出力符号処理回路151とを有し、1入力2出力電流分配回路B20kとNチップ電流遅延回路Ndelaykとは交互に接続されている。電流加算回路iaddkの出力は1入力2出力電流分配回路B201に入力されている。
【0230】
1入力2出力電流分配回路B20kは、その入力端子に入力された部分相関電流を各出力端子から出力し、その一方の出力端子から出力された電流は次段のNチップ電流遅延回路Ndelaykに入力され、その他方の出力端子から出力された電流は部分相関出力符号処理回路151の入力端子P(k)aに入力される。部分相関出力符号処理回路151は短周期の拡散符号の符号(+又は−)に従って、相関電流の符号処理を図30に示す構成のものと同様に行う。符号が「+」のときは、入力端子P(k)aと出力端子P(k)bとを配線のみを介して接続し、符号が「−」のときはカレントインバータを介してその入力端子P(k)aとその出力端子P(k)bとを接続する。各出力端子P(k)bから出力された部分相関電流はワイヤー加算若しくは電流加算回路153を介して加算されて相関処理がが実行され、この相関電流信号は電流・電圧変換手段108に入力される。
【0231】
この図31に示す変形例は、拡散符号の種類が1種類の場合にのみ用いることができる。図30に示す回路構成のものでは、1入力M出力電流分配回路が必要であるが、この図31に示す回路構成の場合には1入力2出力電流分配回路がM−1個必要である。
【0232】
しかしながら、1つの回路ブロックを小さく可能であるために、図30に示す回路構成のものに較べて、分配数の増加による電流信号の誤差を抑制することが可能である。なお、回路規模の大きさと電流源の個数とは、図30に示すものとほぼ同じである。
【0233】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、全体としての回路構成の簡略化を図ったので、電流転送誤差の累積の低減化と同時に消費電力の低減化とを図りつつ、相関検出精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる符号分割多重通信装置のブロック図である。
【図2】 送信電波の生成を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】 受信電波に基づく電圧信号と相関電流信号との関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】 図1に示す相関器の内部構成を示すブロック図である。
【図5】 図4に示す電流・電圧変換手段の構成の一例を示す回路図である。
【図6】 図4に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップの基本構成を示し、(a)はその詳細回路図、(b)はそのタイミングチャートである。
【図7】 図6に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップの電流信号のサンプルの順序を説明するためのタイミングチャートである。
【図8】 図4に示す部分相関電流出力手段のスイッチ接続状態の一例を示す図である。
【図9】 図4に示すぺアスイッチの一例を示す詳細回路図である。
【図10】 図4に示す電流加算回路の詳細構成を示す回路図である。
【図11】 図4に示すNチップ電流遅延回路の内部構成を示すブロック図である。
【図12】 図11に示すNチップ電流遅延回路の制御スイッチに与えられるタイミングクロックを示すタイムチャートである。
【図13】 図11に示すNチップ電流遅延回路の詳細回路図である。
【図14】 図4に示す電流・電圧変換手段の構成の一例を示す図である。
【図15】 本発明の相関処理の原理を説明するための図であって、(イ)は従来通りL個の電流遅延フリップフロップを直列に配列して相関処理を行う場合を示し、(ロ)はその電流遅延フリップフロップをM等分してN個ずつ配列して部分的に相関処理を行う場合を示す。
【図16】 図6(a)に示す電流源の回路構成の詳細を説明するための図であって、(a)は電流源を等価記号で表現し、(b)は電流源をnチャネルMOSトランジスタにより構成した場合を示している。
【図17】 1入力多出力電流遅延フリップフロップの他の発明の実施の形態を示す詳細回路図である。
【図18】 MOSトランジスタの動作特性を説明するための図であり、(イ)はnチャネルMOSトランジスタを代表的に示し、(ロ)はその動作特性を示し、(ハ)はpチャネルMOSトランジスタを代表的に示し、(二)はその動作特性を示す。
【図19】 2個のnチャネルMOSトランジスタが組み合わされたカスコードMOSトランジスタの説明図であり、(イ)はそのカスコードMOSトランジスタを示し、(ロ)は改善された動作特性を示す。
【図20】 2個のpチャネルMOSトランジスタが組み合わされたカスコードMOSトランジスタの説明図であり、(イ)はそのカスコードMOSトランジスタを示し、(ロ)は改善された動作特性を示す。
【図21】 図17に示す電流源に図20に示すカスコードMOSトランジスタを用い、図17に示すnチャネルMOSトランジスタに図19に示すカスコードMOSトランジスタを用いた場合の回路図である。
【図22】 nチャネル等価MOSFETの一例を示し、(イ)はnチャネル等価MOSFETの回路構成であり、(ロ)は改善された動作特性を示す図である。
【図23】 pチャネル等価MOSFETの一例を示し、(イ)はpチャネル等価MOSFETの回路構成であり、回路構成の一例を示し、(ロ)は改善された動作特性を示す図である。
【図24】 図13に示すNチップ電流遅延回路にレギュレーティッドカスケード回路を適用した場合の回路図である。
【図25】 図6に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップに電流カットを行う場合を説明するためのタイミングチャート図である。
【図26】 図13に示すNチップ電流遅延回路に電流カットを行う場合を説明するためのタイミングチャート図である。
【図27】 図17に示すメモリー制御スイッチの存在に起因する電流転送誤差の改善を図るための説明図であり、(イ)は図17に示すメモリー制御スイッチの詳細回路図であり、(ロ)は図17に示すメモリー制御スイッチにダミーMOSトランジスタを設けてメモリー制御スイッチの動作特性の改善を図った詳細回路図である。
【図28】 図17に示すメモリー制御スイッチに図27(ロ)に示すメモリー制御スイッチを適用した場合の1入力多出力電流遅延フリップフロップの詳細回路図である。
【図29】 図17に示す1入力多出力電流遅延フリップフロップのメモリMOSトランジスタのゲート幅を変更して入力された電流信号の実数倍の電流値を出力することが可能なの回路構成を示す図である。
【図30】 短周期の拡散符号を用いた相関器の一例を示すブロック図である。
【図31】 図30に示す部分相関出力電流遅延回路ブロック部103の変形例を示す図である。
【符号の説明】
7…相関器
100…電圧・電流変換手段
101…1入力多出力電流遅延回路ブロック部
103…部分相関出力電流遅延回路ブロック部
105k…部分相関電流出力手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to spread spectrum communication, and more particularly to a low power consumption type code division multiplexing communication apparatus capable of high-speed synchronization.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a code division multiplex communication apparatus has received receiving means for receiving a transmission radio wave generated by multiplying an information signal by spread data consisting of an array of chip information and outputting a voltage signal, and converting the voltage signal into a current signal. Voltage / current conversion means and the same number of sample / hold circuits as the number of chip information arrays, and the current signal is input to the head sample / hold circuit and the current signal is sampled / held based on the clock signal and the previous sample Current delay means for generating a time series of current signals in which an array of chip information is potentially included by sequentially delaying and transferring the current signals held by the hold circuit to the subsequent sample hold circuit; An array of chip information potentially inherent in the time series of the current signal is despread in advance corresponding to the array of chip information. Has been known which is constructed such that the correlation is obtained when consistent with the sequence of chip information over data.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional code division multiplexing communication device fixes the despread data and sequentially transfers the current signal to the sample-and-hold circuit at the subsequent stage to generate a time series of the current signal in which the chip information array is inherently contained. Therefore, there is a problem in that the current transfer error of the sample and hold circuit for each stage is accumulated at each transfer.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a code division multiplexing communication apparatus capable of improving correlation detection accuracy while reducing accumulation of current transfer errors and power consumption. I will provide a.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 1, receiving means for receiving a transmission radio wave generated by multiplying an information signal by spreading data composed of an array of chip information and outputting a voltage signal; and Voltage / current conversion means for converting into current signals, N current delay flip-flops obtained by dividing the number L of arrayed chip information by an integer M, and current signals held in each current delay flip-flop are 1 At the same time, transfer to the current delay flip-flop at the next stage every chip time, and at the same time, M currents that arrive during N chip time and are held in time series in each current delay flip-flop are output in parallel. A one-input multi-output current delay circuit block having a current signal output terminal, and current signals from the current delay flip-flops are input in parallel and correspond to the spread data M parts that switch current connection paths so as to obtain a partial correlation output current based on the reference data and add a current signal output from each of the current delay flip-flops to output a partial correlation current Correlated current output means and a portion for adding M partial correlation currents output from each of the partial correlation current output means and delayed in time series by N chip time for each chip time in order to obtain a correlation current signal A correlation output current delay circuit block unit, and a demodulator that receives the correlation current signal and demodulates the original information signal based on the correlation current signal are provided.
[0006]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 2, wherein the voltage / current conversion unit outputs a negative current signal when the voltage signal is positive and outputs a positive current signal when the voltage signal is negative. As described above, the circuit is configured by a circuit in which a differential amplifier circuit and a voltage follower circuit are connected.
[0007]
The code division multiplexing communication device according to claim 3, wherein the partial correlation current output unit is connected to the current signal output terminal and the connection state is changed based on the reference data, and the connection state of the switch row And a current adding means for adding the current signals output from the respective current signal output terminals to output the partial correlation current.
[0008]
The code division multiplexing communication apparatus according to claim 4, wherein each of the current delay flip-flops includes a first data holding unit and a second data holding unit, and the first clock signal, the first clock signal, The current signal is sampled by the first data holding unit at the rising edge of the first clock signal, and the current signal at the falling edge of the first clock signal. Held in the first data holding unit, the current signal is transferred to the second data holding unit at the rising edge of the second clock signal, and the second data holding unit is transferred to the second data holding unit at the falling edge of the second clock signal. While holding the current signal, the sampled current signal is transferred to the current delay flip-flop of the next stage, and the current delay flip-flop of the next stage is transferred from the second data holding unit. The same current signal and the current signal output and outputs toward the M switch array.
[0009]
The code division multiplexing communication apparatus according to claim 5 is characterized in that the current delay flip-flop has a current mirror circuit including a current source and a memory MOS transistor.
[0010]
The code division multiple communication apparatus according to claim 6 is characterized in that the number of the memory MOS transistors is one.
[0011]
The code division multiple communication apparatus according to claim 7 is characterized in that the memory MOS transistor is composed of an n-channel MOS transistor.
[0012]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 8 is characterized in that the current source is constituted by a p-channel MOS transistor.
[0013]
The code division multiple communication apparatus according to claim 9 is characterized in that the n-channel MOS transistor is configured by connecting two n-channel MOS transistors in series in order to improve saturation characteristics.
[0014]
The code division multiple communication apparatus according to claim 10 is characterized in that the n-channel MOS transistor is composed of an equivalent MOSFET in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are combined in order to improve saturation characteristics.
[0015]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 11, wherein the equivalent MOSFET includes three n-channel MOSFETs and one p-channel MOSFET, and operates as an n-channel MOSFET as a whole. To do.
[0016]
According to a twelfth aspect of the present invention, the p-channel MOS transistor is configured by connecting two p-channel MOS transistors in series in order to improve saturation characteristics.
[0017]
The code division multiple communication apparatus according to claim 13 is characterized in that the p-channel MOS transistor is composed of an equivalent MOSFET in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are combined in order to improve saturation characteristics.
[0018]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 14, wherein the equivalent MOSFET includes three p-channel MOSFETs and one n-channel MOSFET, and operates as a p-channel MOSFET as a whole. To do.
[0019]
The code division multiple communication apparatus according to claim 15 is characterized in that a current signal that is a real number multiple of the current signal input to each of the current delay flip-flops is output from the current signal output terminal.
[0020]
17. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 16, wherein the M switch trains have N pair switches, and the reference data is assigned to each pair switch, and a partial correlation current is changed by switching a current path. It is characterized by obtaining.
[0021]
18. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 17, wherein the partial correlation current based on the current signal that arrives during the N chip time and is held in each of the current delay flip-flops is sequentially delayed by N chip time. A correlation current signal is obtained by adding in time series.
[0022]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 18, wherein the partial correlation output current delay circuit block unit has N + 1 current delay elements, and receives a partial correlation current signal delayed by N chips for each chip time. It is characterized by outputting.
[0023]
The code division multiple communication apparatus according to claim 19 is characterized in that the current delay element includes one memory MOS transistor and one current source.
[0024]
The code division multiplex communication apparatus according to claim 20 is characterized in that the current delay element comprises a cascode MOS transistor circuit or a regulated cascade circuit.
[0025]
The code division multiplexing communication apparatus according to claim 21, wherein each current delay flip-flop causes a steady current to flow through the current source only during a time required for sampling the current signal and outputting the current signal. During this time, the steady current is cut off.
[0026]
In the code division multiplexing communication device according to claim 22, the current source of the partial correlation output current delay circuit block unit allows a steady current to flow only during the time between sampling of the partial correlation current and its output, and at other times. During this time, the steady current is cut off.
[0028]
  Claim 23In the code division multiplex communication device described in (2), current / voltage conversion means for converting the correlation current signal into a voltage signal is provided between the partial correlation output current delay circuit block unit and the demodulator. Features.
[0029]
  Claim 24In the code division multiplex communication device described in (1), the current / voltage conversion means receives the correlation current signal and is applied with a bias voltage to output a voltage signal of the sum of the current signal conversion voltage and the bias voltage. Corresponding to the correlation current signal by inputting the sum voltage signal and applying a bias voltage having the same value as the bias voltage and removing the bias voltage from the sum voltage signal. And a second differential amplifier circuit that outputs a voltage signal to be output.
[0030]
  Claim 25In the code division multiplex communication apparatus described in 1), the spreading code is one or more types of short-period spreading codes, and the one or more types of short-period spreading codes are used repeatedly or in combination to make one unit of information. The number of arrangements of chip information constituting L is spread data, and the number of partial correlation current output means is equal to the number of types of short-cycle spreading codes.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0032]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1
(Explanation of block diagram of receiving side code division multiplexing communication device)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving side code division multiplexing communication apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a receiving antenna, 2 is a mixer, 3 is a local oscillator, 4 is a detector, 5 is a correlator, 6 is a reference data sequence generating means, and 7 is a demodulator. The reception antenna 1 receives a transmission radio wave transmitted by a transmission device (not shown). This transmission radio wave is generated by multiplying the information signal by spread data composed of an array of chip information. The information signal is bit information in this embodiment. The bit information consists of “0” and “1”. This bit information is generated in time series, and the frequency that is the reciprocal of the generation period of this bit information is the baseband frequency. The bit information “1” corresponds to, for example, a positive voltage, and the bit information “0” corresponds to a negative voltage (a reverse-phase voltage).
[0033]
(Explanation of transmitted radio waves)
FIG. 2A shows a section of bit information “1” (data packet 1 symbol). The bit information “1” is multiplied by spread data including an array of chip information “0” and chip information “1”. A PN code (pseudo-noise code) is used for the spread data. The PN code includes an M-sequence code, a Gold code, an orthogonal M-sequence code, an orthogonal Gold code, an orthogonal code generated by a Walsh function, and the like. Any of these may be used. The orthogonal M-sequence code, the orthogonal Gold code, and the orthogonal code generated by the Walsh function have correlation characteristics described below and are suitable for channel division of the code division multiplexing communication apparatus. That is, in the case of an orthogonal code, the autocorrelation function has a maximum correlation value when the phase difference is zero. The cross-correlation function has a correlation value of zero when the phase difference is zero. In this embodiment, description will be made assuming that an M-sequence code is used as the PN code.
[0034]
The array number L of chip information is, for example, 128. Note that the number L of arrangements of chip information may be referred to as “chip length”. FIG. 2B shows signal voltages corresponding to the chip information array, where “+1” corresponds to the chip information “1” and “−1” corresponds to the chip information “0”. The signal shown in FIG. 2 (b) is multiplied by the signal shown in FIG. 1 (a) to generate the spread modulated wave shown in FIG. 2 (c). The spread modulated wave shown in FIG. ) Is multiplied by the carrier wave shown in FIG. 2 to generate a spectrum-spread transmission radio wave as shown in FIG. 2B, whereby the bit information “1” is divided into 128 chips and transmitted.
[0035]
In this embodiment, the information bits are described as being divided into 128 chips. However, for convenience of understanding, bit information “1” and chips are used for the case where the number of chip information arrays is seven. The relationship between information and signal voltage is shown in FIGS. 2 (f) and 2 (g). Here, “1110010” in FIG. 2G is one of the 7-chip M series. When transmitting bit information “0”, since bit information “0” corresponds to a negative voltage, the spread modulated wave has an opposite phase to the spread modulated wave shown in FIG.
[0036]
In the description of FIG. 2, “code 1 sequence” is assigned to one data packet symbol, but two or more “code sequences” may be assigned to one data packet symbol.
[0037]
The mixer 2 mixes the received radio wave with the signal output from the local oscillator 3 and outputs an IF (intermediate frequency) signal, and the detector 4 synchronously detects the output of the mixer 2.
[0038]
Here, the detector only needs to extract a spread information signal inherent in the IF signal, such as a carrier synchronous detector, a delay detector, an IQ detector, or the like.
[0039]
The reception antenna 1, the mixer 2, the local oscillator 3, and the detector 4 constitute reception means. The detector 4 outputs a voltage signal corresponding to the received radio wave toward the correlator 5. FIG. 3A shows the received radio wave. FIG. 3B shows a voltage signal corresponding to the spread modulated wave detected by the detector 4.
[0040]
(Description of Correlator 5)
As shown in FIG. 4, the correlator 5 includes a voltage / current conversion means (V / IC) 100, a one-input multiple-output current delay circuit block unit 101, and a parallel current path switching switch circuit block unit 102 in this embodiment. And a partial correlation output current delay circuit block unit 103 and a current / voltage conversion means 108.
[0041]
(Description of voltage / current conversion means 100)
As shown in FIG. 5, the voltage / current converting means 100 outputs a negative current signal Iout when the voltage signal Vin is positive, and outputs a positive current signal Iout when the voltage signal Vin is negative. The differential amplifier circuit 100A and the voltage follower circuit 100B are connected to each other.
[0042]
The differential amplifier circuit 100A includes an operation amplifier (hereinafter abbreviated as an operational amplifier) OP1. The voltage signal Vin input to the terminal T1 is applied to the negative input terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor R1. The plus input terminal of the operational amplifier OP1 is grounded through a resistor R4. The output terminal of the operational amplifier OP1 is connected to its negative input terminal via a resistor R2.
[0043]
The voltage follower circuit 100B includes an operational amplifier OP2. The output terminal of the operational amplifier OP1 is connected to the positive input terminal of the operational amplifier OP2 through the resistor R5. The output terminal of the operational amplifier OP2 is connected to its negative input terminal, and is connected to the positive input terminal of the operational amplifier OP1 through a resistor R3. The operational amplifier OP1 operates as a differential amplifier, the operational amplifier OP2 operates as a voltage follower, and the current signal Iout is output from the output terminal T2 to the one-input multiple-output current delay circuit block unit 101 as the current signal Iin. .
[0044]
Here, when the ratio R2 / R1 of the resistors R1 and R2 is (R2 / R1 = 1) and the ratio R4 / R3 of the resistors R3 and R4 is (R4 / R3 = β), the current signal Iout is expressed by the following equation: Is required.
[0045]
Iout = − (2β / (1 + β)) × (Vin / R5)
The above equation holds true whether the voltage signal Vin is positive or negative, and R4 / R3 = β = 1.
It is transformed into the following formula.
[0046]
Iout =-(Vin / R5)
For example, when the amplitude value of Vin is ± 1 volt and the resistance value of the resistor R5 is 20 kilohms, the current signal Iout becomes a current of minus plus 50 microamperes. The voltage / current converting means 100 may be provided in the receiving means.
[0047]
Note that the voltage-current converter can be configured using a differential amplifier in addition to using an operational amplifier.
[0048]
(Description of 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101)
As shown in FIG. 4, the 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101 includes N 1-input multiple-output current delay flip-flops CDFFi (i = 1, 2,..., N). Each one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi (i = 1, 2,..., N) has one current signal input terminal T01 and a current signal output terminal T02 that outputs a current signal to the next stage. The current signal input terminal T01 of the one-input multi-output current delay flip-flop CDFF1 is connected to the output terminal T2 of the voltage / current conversion means 100.
[0049]
The current signal output terminal T02 of the one-input multi-output current delay flip-flop CDFF1 is connected to the current signal input terminal T01 of the next-stage one-input multi-output current delay flip-flop CDFF2, and each one-input multi-output current delay flip-flop CDFFi ( The current signal input terminal T01 of i = 3,..., N) is connected to the current signal output terminal T02 of the preceding one-input multi-output current delay flip-flop CDFFi (i = 2,..., N−1). The current signal output terminal T02 of the multi-output current delay flip-flop CDFFi (i = 3,..., N−1) is the current signal input terminal of the subsequent one-input multi-output current delay flip-flop CDFFi (i = 4,..., N). Connected to T01.
[0050]
Each of the one-input multi-output current delay flip-flops CDFFi (i = 1, 2,..., N) outputs M output terminals T1 that output current signals in parallel to the parallel current path switching circuit block unit 102.ij(J = 1, 2,..., M). Accordingly, the 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi has one input terminal and (M + 1) output terminals.
[0051]
When the arrangement number L of chip information is 128, the arrangement number N of 1-input multi-output current delay flip-flop CDFFi and its output terminal T1ijThe product (N × M) of the number M of (j = 1, 2,..., M) is 128 times P (P is an integer of 1 or more, P = 2 in the case of double sampling). Number N of 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi and its output terminal T1ijDetermine the number of Unless otherwise specified, the following description will be made assuming that P = 1.
[0052]
An example of the structure of the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi is shown in FIG. Here, the structure of the first-stage multiple-input current delay flip-flop CDFF1 in the first stage will be described as an example, but other single-input multiple-output current delay flip-flops CDFFi (i = 2,..., N) are also described. Its structure is the same as the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1.
[0053]
As shown in FIG. 6A, the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 includes a front-stage current mirror circuit (first data holding unit) CMR1, and a rear-stage current mirror circuit (second data holding unit) CMR2. And a current mirror circuit CMR3. The current mirror circuit CMR1 is a memory MOS transistor (n-channel MOS transistor) M101, M102Sample control switch STen, Constant current source ITen, I11Have
[0054]
Memory MOS transistor M101Source of constant current ITenAnd is connected to a power source Vdd and to a current signal input terminal T01. The memory MOS transistor M101Of the memory MOS transistor M101Is connected to its source and the sample control switch STenThrough the memory MOS transistor M102Connected to the gate. Memory MOS transistor M102Is drained to ground and its source is a constant current source I.11Is connected to the power supply Vdd via the memory MOS transistor M102Parasitic capacitance Cp between the gate and drain of1Exists.
[0055]
The current mirror circuit CMR2 includes a memory MOS transistor M201, M202Sample control switch S20, Constant current source I12, I13Have Memory MOS transistor M201Source of constant current I12Is connected to the power supply Vdd via the memory MOS transistor M102Connected to the source.
[0056]
Memory MOS transistor M201The drain of is grounded. The memory MOS transistor M201The gate of the memory MOS transistor M201Connected to the source of the sample control switch S20Through the memory MOS transistor M202Connected to the gate of the memory MOS transistor M202Parasitic capacitance Cp between the gate and drain of2Exists.
ing. Memory MOS transistor M202The drain of is grounded. The memory MOS transistor M202Source of constant current I13And is connected to the power supply Vdd and to the current signal output terminal T02.
[0057]
Sample control switch STen, S20Is controlled to be turned on and off by the clock signals SA and SB shown in FIG. 6B, and the phases of the clock signals SA and SB are shifted so as not to overlap each other, and the clock signals SA and SB are within a time corresponding to one chip. Is generated once for each sample control switch STenIs turned on by the rising edge of the clock signal SA, and the sample control switch S20Is turned on at the rising edge of the clock signal SB.
[0058]
The current mirror circuit CMR3 includes a memory MOS transistor M301, M302, Constant current source I14, I15Have Memory MOS transistor M301The gate of the memory MOS transistor M202Connected to the gate. Memory MOS transistor M301Of the memory MOS transistor M301Source of constant current I14And is connected to the power supply Vdd via the memory MOS transistor M302Connected to the source. Memory MOS transistor M302Source of constant current I15Is connected to the power supply Vdd via the memory MOS transistor M302Connected to the gate. Memory MOS transistor M302The drain of is grounded.
[0059]
Memory MOS transistor M302Is gated with M memory MOS transistors M401, M402... M40j... M40MConnected in parallel to the gate. Each memory MOS transistor M40jSource of constant current I16j(J = 1, 2,..., M) and connected to the power supply Vdd, and each output terminal T11jAnd their drains are grounded.
[0060]
For convenience of the following explanation, each memory MOS transistor M101, M102, M201, M202, M301, M302, M40jIt is assumed that the sizes of (j = 1, 2,..., M) are all equal.
[0061]
Next, the operation of the 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 will be described with reference to the operation timing chart of FIG.
[0062]
Here, for convenience of explanation, the constant current source ITen~ I15, I16jIt is assumed that the current value flowing through (j = 1, 2,..., M) is “J”.
[0063]
Now, it is assumed that the current signal Iin is input from the voltage / current conversion unit 100 to the current mirror circuit CMR1 of the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 through the current signal input terminal T01 at time t = t0. This current signal Iin is supplied from the memory MOS transistor M.101Into the source of the memory MOS transistor M101The current flowing between the drain and source of theTenIs an ideal current source, it is “J + Iin”.
[0064]
Next, when the clock signal SA becomes high at time t = t1, the sample control switch STenIs turned on. At this time, since the clock signal SB is low, the sample control switch S20Remains off. Sample control switch STenIs turned on, the memory MOS transistor M101Gate and memory MOS transistor M102Is connected to the gate. At this time, the memory MOS transistor M201Gate and memory MOS transistor M202The gate is disconnected.
[0065]
Memory MOS transistor M101Current system and memory MOS transistor M102Current control system of the sample control switch STenIs turned on to form a current mirror circuit, and the memory MOS transistor M102Between the drain and source of the memory MOS transistor M101The voltage necessary for flowing the same current “J + Iin” as the current “J + Iin” flowing in the memory MOS transistor M102Applied to the gate.
[0066]
Next, at time t = t2, the clock signal SA goes low. At this time, the clock signal SB remains low. When the clock signal SA goes low, the sample control switch STenIs turned off and the memory MOS transistor M101Gate and memory MOS transistor M102The gate is disconnected.
[0067]
At this time, the memory MOS transistor M102The charge necessary for the current “J + Iin” to flow between the gate and the drain of the memory MOS transistor Mp is kept due to the presence of the parasitic capacitance Cp.102The gate voltage of the memory MOS transistor M is maintained constant.102The current “J + Iin” continues to flow between the drain and the source. The current Iin is the memory MOS transistor M101Gate and memory MOS transistor M102Is disconnected from the gate of the memory MOS transistor MMR of the current mirror circuit CMR2.201From the source of the memory MOS transistor M102Will flow into the source.
[0068]
For this reason, the memory MOS transistor M201The current flowing between the drain and the source is maintained at “J-Iin”. Next, when the clock signal SB becomes high at time t = t3, the memory MOS transistor M201Gate and memory MOS transistor M202Is connected to the gate of the memory MOS transistor M201Gate voltage and memory MOS transistor M202Is equal to the gate voltage. As a result, the memory MOS transistor M202The current flowing between the source and drain of the memory MOS transistor M201This is the same as the current “J-Iin” that flows between the source and drain of each other. Therefore, the current Iout = + Iin is output from the current output terminal T02 to the next-stage 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFF2.
[0069]
Also, the memory MOS transistor M201Gate voltage and memory MOS transistor M301Is equal to the gate voltage of the memory MOS transistor M301The current flowing between the source and drain of the transistor also becomes “J-Iin”. Therefore, the memory MOS transistor M301From the current system of memory MOS transistor M302A current signal Iin flows toward the current system of the memory MOS transistor M302A current of “J + Iin” flows between the source and the drain. Memory MOS transistor M302The gate of each memory MOS transistor M40jEach memory MOS transistor M is connected to the gate of (j = 1, 2,..., M).40jThe gate voltage of (j = 1, 2,..., M) is the memory MOS transistor M302Is equal to the gate voltage of each memory MOS transistor M40jA current “J + Iin” flows between the source and drain of (j = 1, 2,..., M). Therefore, each output terminal T1j(J = 1, 2,..., M), the current signal “Iin” is transferred from each memory MOS transistor M.40j(J = 1, 2,..., M), and each output terminal T1jA current signal of “−Iin” flows out from (j = 1, 2,..., M).
[0070]
Next, when the clock signal SB is turned off at time t = t4, the sample control switch S20Turns off and the memory MOS transistor M201Gate and memory MOS transistor M202The gate is disconnected. At this time, the memory MOS transistor M202The charge necessary for the current “J-Iin” to flow between the gate and the drain of the memory MOS transistor Mp due to the presence of the parasitic capacitance Cp.202The gate voltage of the memory MOS transistor M is kept constant.202Thus, the current “J-Iin” continues to flow between the drain and source.
[0071]
Next, when the clock signal SA becomes high again at time t = t5, a new current signal Iin is generated by the memory MOS transistor M.101The current signal Iin is sampled and held between time t = t6 and t = t8. In this way, the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 samples the current signal Iin at the timing of the clock signal SA, holds the current signal Iin at the timing of the clock signal SB, and receives the current signal Iin from the current output terminal T02. While outputting to the next-stage 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFF2, each output terminal T1ijThe current signal “−Iin” is output from (j = 1, 2,..., M) toward the parallel current path changeover switch circuit block unit 102.
[0072]
Therefore, the 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi (i = 1, 2,..., N−1) holds the current signal Iin with the clock signal SA within one chip time and temporarily holds with the clock signal SB. Then, the current signal Iin is transferred to the next-stage multi-input current delay flip-flop CDFFi (i = 2,..., N), and the current signal “−Iin” is directed toward the parallel current path switch circuit block unit 102. Is output.
[0073]
Therefore, the current signal Iin is delayed by one chip time and transferred to the next-stage 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi, and at the same time, the current signal “−Iin” is directed to the parallel current path switching circuit block unit 102. Is output.
[0074]
(Description of parallel current path switching switch circuit block unit 102)
As shown in FIG. 4, the parallel current path changeover switch circuit block unit 102 includes M stages of partial correlation current output means 105.k(K = 1, 2,..., M).
[0075]
The partial correlation current output means 105kIs switch row 105SkAnd current adding circuit iaddkIt consists of and. The switch row 105SkN current input terminals T2ik(I = 1, 2,..., N) and the pair switch 104ikAnd two signal output lines T31k, T32k(K = 1, 2,..., M). Pair switch 104ikHas a pair of switches S1 and S2, and each switch S1 has an output terminal T32.kEach switch S2 is connected to the output terminal T31.kIt is connected to the. Thus, the j-th terminal of each one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi (i = 1, 2,..., N) is connected to each pair switch 104ik (i = 1, 2,..., N) in the k-th stage. T1ijThe current signal “−Iin” output from (j = k) is input.
[0076]
For example, one switch S1 of the pair of switches S1 and S2 is turned on when the reference data is “0” and turned off when the reference data is “1”. The other switch S2 is turned on when the reference data is “1” and turned off when the reference data is “0”. For example, as shown in FIG.kWhen the reference data “100... 0... 0” is assigned to “1” (only the head is “1” and the others are “0”), the switches S1 and S2 operate as shown in FIG.
[0077]
Current adding circuit iaddkIs the current inverter CRk(K = 1, 2,..., M) and each current inverter CRkThe input terminals (k = 1, 2,..., M) are output terminals T31.kConnected to each current inverter CRkThe output terminals (k = 1, 2,..., M) are output terminals T32.kSignal line T41 connected tok(K = 1, 2,..., M). Here, each current inverter CRkEach output terminal T31 through which a current signal corresponding to the reference sign “1” flows.kEach current inverter CRkEach output terminal T32 through which a current signal corresponding to the reference sign “0” flows.kIt is good also as connecting to.
[0078]
Here, in the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi (i = 1, 2,..., N), the old current signal Iin is held in order from the left to the right.ikIn (i = 1, 2,..., N), old current signals Iin flow simultaneously from left to right. The current signal Iin corresponding to the reference data “1” is supplied to each current inverter CR.kIs inverted and added to the current signal Iin corresponding to the reference data “0”.
[0079]
(Pair switch 104ikSpecific composition)
Each pair switch 104ik(I = 1, 2,..., N) includes, for example, an n-type MOS transistor M20 and a p-type MOS transistor M21 shown in FIG. The gate of the n-type MOS transistor M20 and the gate of the p-type MOS transistor M21 are connected to the output terminal T9 of the reference data series generating means 6.ikThe drain of the n-type MOS transistor M20 and the source of the p-type MOS transistor M21 are connected to the output terminal T1.ij(I = 1, 2,..., N), and the source of the n-type MOS transistor M20 is the output terminal T32.kThe drain of the p-type MOS transistor M21 is connected to the output terminal T31.kIt is connected to the.
[0080]
Output terminal T9ikWhen the reference data “0” is input from the n-type MOS transistor M20, the n-type MOS transistor M20 is turned on (drain-source is conductive), and the p-type MOS transistor M21 is turned off (drain-source is non-conductive). When the data is “0”, the output terminal T1ijAnd output terminal T132kAre connected. The output terminal T9ikWhen the reference data “1” is input from the n-type MOS transistor M20, the n-type MOS transistor M20 is turned off (drain-source is non-conductive), and the p-type MOS transistor M21 is turned on (drain-source is conductive). When the data is “1”, the output terminal T1ijAnd output terminal T31kAre connected.
[0081]
(Current adding circuit iaddkDescription)
Current adding circuit iaddkThe time-series current signals held in the current delay flip-flops CDFFi are simultaneously input to output a partial correlation current signal. This current adding circuit iaddkComprises a first addition system 106A and a second addition system 106B. As shown in FIG. 10, the first addition system 106A includes n-type MOS transistors M32 and M33 with common source and constant current sources A32 and A33. The second addition system 106B includes common-source n-type MOS transistors M30 and M31 and constant current sources A30 and A31.
[0082]
The drain of the n-type MOS transistor M30 is the output terminal T32kAnd is connected to the power supply Vdd via the current source A30. The gate of the n-type MOS transistor M30 is connected to its drain. The drain of the n-type MOS transistor M31 is connected to the power supply Vdd via the current source A31 and is connected to the drain of the n-type MOS transistor M32. The gate of the n-type MOS transistor M31 is connected to the gate of the n-type MOS transistor M30.
[0083]
The drain of the n-type MOS transistor M32 is the output terminal T31.kAnd is connected to the power source Vdd via the current source A32. The gate of the n-type MOS transistor M32 is connected to its drain. The gate of the n-type MOS transistor M33 is connected to the gate of the n-type MOS transistor M32. The drain of the n-type MOS transistor M33 is connected to the power supply Vdd via the current source A33 and the output terminal T51.kIt is connected to the.
[0084]
The output terminal T32 is connected to the drain of the n-type MOS transistor M30 of the second addition system 106B.kCurrent Im flows from the output terminal T31 to the n-type MOS transistor M32 of the first addition system 106A.kCurrent Ip flows in.
[0085]
The current system of the n-type MOS transistor M30 and the current system of the n-type MOS transistor M31 form a current mirror circuit, and the same current “J + Im” as the current “J + Im” flowing between the drain and source of the n-type MOS transistor M30 Flows between the drain and source of the n-type MOS transistor M31. Similarly, the current system of the n-type MOS transistor M32 and the current system of the n-type MOS transistor M33 also constitute a current mirror circuit. An output terminal T31 is provided between the drain and source of the n-type MOS transistor M32.kThe current “J + (Ip−Im)” obtained by adding the current J from the current source A32 to the current “(Ip−Im)” obtained by subtracting the current Im from the current Ip flowing into the current Ip flows into the drain − of the n-type MOS transistor M33. The same current “J + (Ip−Im)” that flows between the drain and source of the n-type MOS transistor M32 flows between the sources, and as a result, the output terminal T51kThe output current Iout output from is “− (Ip−Im)”. This output current Iout is a partial correlation current.
[0086]
Reference code assignment will be described later. Next, the partial correlation output current delay circuit block unit 103 will be described.
[0087]
(Description of Partial Correlation Output Current Delay Circuit Block 103)
As shown in FIG. 4, the partial correlation output current delay circuit block unit 103 includes M−1 N-chip current delay circuits Ndelay.k(K = 1, 2,..., M−1). N chip current delay circuit NdelaylInput terminal T51k(K = 1, 2,..., M−1) is the partial correlation current output means 105.k(K = M−1,..., 2) signal output line T41kIt is connected to the. The N-chip current delay circuit Ndelayk(K = 1, 2,..., M-2) output terminal T52l(L = 1, 2,..., M−2) is the next stage N-chip current delay circuit Ndelayk(K = 2,..., M−1) input terminal T51k(K = 2,..., M−1). N chip current delay circuit NdelayM-1Output terminal T52M-1The signal output line T411Output terminal T51MAt the same time, it is connected to the input terminal T61 of the current / voltage conversion circuit 108.
[0088]
Each N-chip current delay circuit Ndelayk(K = 1, 2,..., M−1) represents “N + 1” current memory elements D as shown in FIG.1, D2... Dp... Dn + 1Have Each current memory element DpOn the input side of (p = 1, 2,..., N + 1), an input control switch Sdin for controlling the input of the partial correlation current Iin.p(P = 1, 2,..., N + 1) are connected to each current memory element D.pOn the output side of (p = 1, 2,..., N + 1), an output control switch Sdout for controlling the output of the current signal Iout.p(P = 1, 2,..., N + 1) are connected. Input control switch Sdinp(P = 1, 2,..., N + 1), output control switch Sdoutp(P = 1, 2,..., N + 1) are turned on and off by timing clock pulses PC and PC ′ shown in FIG. The timing clock pulses PC and PC 'are input control switch Sdin for a time corresponding to one chip time.p(P = 1, 2,..., N + 1), output control switch Sdoutp(P = 1, 2,..., N + 1) is turned on. Each input control switch SdinpFor (p = 1, 2,..., N + 1), the timing clock pulse PC is generated every time corresponding to n + 1 chip time, and each current memory element Dp(P = 1, 2,..., N + 1) holds the input partial correlation current Iin for n chip times.
[0089]
Each input control switch SdoutpFor (p = 1, 2,..., N + 1), the timing clock pulse PC 'is also generated every time corresponding to n + 1 chip time.pFor (p = 1, 2,..., N + 1), there is an n chip time delay between the timing clock pulse PC and the timing clock pulse PC ', and thus each current memory element Dp(P = 1, 2,..., N + 1) holds the partial correlation current Iin for n chip times, then outputs the partial correlation current Iin, and captures and holds the new partial correlation current Iin again. .
[0090]
That is, each current memory element Dp(P = 1, 2,..., N + 1) holds a partial correlation current shifted every one chip time, and each N chip current delay circuit Ndelayk(K = 1, 2,..., M−1), after the current memory element holding the oldest partial correlation current outputs the partial correlation current, a new partial correlation current is taken in and stored. It will be.
[0091]
FIG. 13 shows each N-chip current delay circuit Ndelay.kSpecific examples of (k = 1, 2,..., M−1) are shown. Each current memory element DpIs constant current source I100pAnd memory MOS transistor M100pIt consists of and. Memory MOS transistor M100pIs the switch SdSw between its gate and sourcepConnected through. The memory MOS transistor M100pIs the constant current source I100pConnected to the memory MOS transistor M100pThe drain of is grounded. Input control switch SdinpAnd output control switch SdoutpIs the signal line L100pConnected through. Each output control switch Sdoutp(P = 1, 2,..., N + 1) are connected to the current inverter 109. Switch SdSwpIs the input control switch SdinpIt is turned on at the same time.
[0092]
Each constant current source I100pThe current J flows through (p = 1, 2,..., N + 1), for example, the input control switch Sdin.1Output control switch Sdout when1Is off. Input control switch Sdin1Is turned on, the partial correlation current Iin is changed to the signal line L100.1And the switch SdSw1Are simultaneously turned on, the memory MOS transistor M1001Is set such that a current of J + Iin flows between the source and the drain.
[0093]
Input control switch Sdin1At the same time the switch SdSw1Is turned off, so that the memory MOS transistor M1001Are held at a voltage necessary to pass a current of J + Iin. This gate voltage continues to be held for n chip times. After the n chip time has elapsed, the output control switch Sdout1Is turned on, the memory MOS transistor M1001Output control switch Sdout because the voltage of the gate of the output is held at a voltage necessary to pass the current of J + Iin.1The partial correlation current Iin passes through the memory MOS transistor M100 via1Will be drawn into the current system. Therefore, the N-chip current delay circuit Ndelay shown in FIG.kAccording to a specific example (k = 1, 2,..., M−1), each current memory element D1, D2... Dp... Dn + 1Respectively outputs the partial correlation current Iin held after the elapse of n chip time. According to this specific example, the partial correlation current Iin is equal to each current memory element D.1, D2... Dp... Dn + 1SdinpThe partial correlation current Iin as an input signal input via the output control switch SdoutpThe sign of the partial correlation current Iin output via the signal is inverted. Therefore, the current inverter 109 is provided on the output side in order to make the sign of the output signal Iout coincide with the sign of the partial correlation current Iin.
[0094]
(Current / voltage conversion means)
The output current Iout as the correlation current signal is input to the current / voltage conversion means (I / VC) 108 via the output terminal T61. This current / voltage conversion means 108 exists between the partial correlation output current delay circuit block unit 103 and the demodulator 7 and converts the correlation current signal into a voltage signal. As shown in FIG. 14, the current / voltage conversion means 108 includes a first differential amplifier circuit 108A and a second differential amplifier circuit 108B. The first differential amplifier circuit 108A has an operation amplifier OP3 and a resistor R10. The second differential amplifier circuit 108B has an operation amplifier OP4 and resistors R11 to R14. A bias voltage Vbias is applied to the positive terminal of the operational amplifier OP3.
[0095]
The negative terminal of the operational amplifier OP3 is connected to the output terminal T61, and the output current Iout flows. The resistor R10 is connected between the output terminal and the negative terminal of the operational amplifier OP3. The plus terminal of the operational amplifier OP4 is connected to one end of the resistor R11. The other end of the resistor R11 is applied with a bias voltage Vbias having the same value as the bias voltage Vbias applied to the plus terminal of the operational amplifier OP3. One end of the resistor R12 is connected to the plus terminal of the operational amplifier OP4, and the other end of the resistor R12 is grounded. One end of the resistor R13 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP3, and the other end of the resistor R13 is connected to the negative terminal of the operational amplifier OP4. The output terminal of the operational amplifier OP4 is connected to the input side of the demodulator 7 through the output terminal T62, and is connected to the negative terminal through the resistor R14. The resistance value of the resistor R13 and the resistance value of the resistor R11 are the same value, and the resistance value of the resistor R14 and the resistance value of the resistor R12 are the same value.
[0096]
Assuming that the bias voltage Vbias is not applied to the positive terminal of the operational amplifier OP3, the voltage applied to the negative terminal of the operational amplifier OP3 is equivalently grounded. It will not flow. Therefore, the bias voltage Vbias is applied to the plus terminal of the operational amplifier OP4 so that the output current Iout (= Ip−Im) flows through the resistor R10. As a result, the drain voltage of the n-type MOS transistor M33 is clamped to the bias voltage Vbias, and the output current Iout (= Ip−Im) flows through the resistor R10. The current flowing between the drain and source of the n-type MOS transistor M33 hardly changes even when the drain voltage changes, and the value of the bias voltage Vbias may be about ½ of the power supply voltage Vdd. Here, when the output voltage of the operational amplifier OP3 is V1,
V1 = Vbias− (R10 × Iout) = Vbias−R10 (Ip−Im).
[0097]
This output voltage V1 is obtained by adding a bias voltage to the output voltage corresponding to the output current Iout. In order to change the output voltage Vout generated at the output terminal T62 to an output voltage corresponding to the output current Iout. Vbias must be removed from the output voltage V1.
[0098]
Therefore, if the ratio of the resistors R11 and R12 (the ratio of the resistors R13 and R14) of the second differential amplifier circuit 108B is designed so that the current flowing through the resistors R12 and R14 is (Ip−Im), the operational amplifier An output voltage Vout (= R14 ((Ip−Im))) from which the bias voltage Vbias has been removed can be applied to the output terminal of OP4.
[0099]
Accordingly, the first differential amplifier circuit 108A receives the correlation current signal and is applied with the bias voltage to output a voltage signal that is the sum of the current signal conversion voltage and the bias voltage, and the second differential amplifier circuit 108B. When a sum voltage signal is input, a bias voltage having the same value as the bias voltage is applied, the bias voltage is removed from the sum voltage signal, and a correlation voltage signal corresponding to the correlation current signal is output from the output terminal T62. The waveform of this correlation voltage signal is shown in FIG.
[0100]
Note that an operational amplifier is not necessarily used for the current / voltage conversion means (I / VC) 108, and other current-voltage conversion means may be used.
[0101]
(Explanation of correlation processing)
Next, the correlation processing will be described with reference to FIG. Current signal series S including chip information1, S2, ..., SMNIs time t1, Time t2, ..., time tMNAnd the current time is tMNAnd
[0102]
When the arrangement number M × N of current delay flip-flops is the same as the arrangement number L of chip information (L = M × N) as shown in FIG.1, S2, ..., SMNAre stored in order from right to left. This current signal S1, S2, ..., SMNAre held in each current delay flip-flop in order from the old current signal to the new current signal from right to left.
[0103]
Reference data R as despread data corresponding to each current delay flip-flop1, R2... RMNgive. At this time, the current signal S1, S2, ..., SMNSign and reference data R1, R2... RMNIf the codes coincide with each other, the correlation becomes maximum, and the reference data R1, R2... RMNIs used to switch the output path of the current signal held in each current delay flip-flop so that the correlation current is maximized, and the current signal S held in each current delay flip-flop.1, S2, ..., SMNIs reference data R1, R2... RMNIt is added according to the connection path switching logic.
[0104]
In FIG. 15 (a), the arrangement number M × N of each current delay flip-flop and the arrangement number L of chip information are the same, and each current delay flip-flop is arranged in M × N stages in series, and each current delay flip-flop is arranged. The current signal output from the delay flip-flop is added at the same time to obtain the correlation. The arrangement of the current delay flip-flop shown in FIG. 15 (a) and the current delay shown in FIG. The flip-flops are divided into M equal parts and arranged in units of N. The flip-flops are arranged in parallel in M stages as shown in FIG. 15B, and the current signals output from the N current delay flip-flops are This is equivalent to a configuration in which the partial correlation current is obtained for each stage and the partial correlation current obtained for each stage is added simultaneously to obtain the correlation current.
[0105]
By the way, in FIG. 15 (b), when it is considered that the first stage, the second stage,...MN, The partial correlation current output from the Mth stage is the time t1To time tNIs the partial correlation current based on the current signal that has been received until and held in the array of the M-th stage current delay flip-flops, and the partial correlation current output from the (M−1) -th stage is the time tN + 1To time t2NIs a partial correlation current based on the current signal that has arrived until and held in the array of the current delay flip-flops of the (M−1) th stage, and the partial correlation currents from the N current delay flip-flops of the first stage are Time tMNTo time tM (M-1) +1Is a partial correlation current based on the current signal that has arrived until and held in the first-stage current delay flip-flop array, and the partial correlation current output from the current-delay flip-flop array in each stage is N chips It is delayed by time.
[0106]
Therefore, as shown in FIG. 4, when the partial correlation current is obtained by the N current delay flip-flops CDFFi (i = 1, 2,..., N) as shown in FIG.1To time tNA partial correlation current based on the current signal which has arrived until and held in the array of current delay flips CDFFi, time tN + 1To time t2N, Time t, based on the current signal that has been received until and held in the array of current delay flips CDFFi (i = 1, 2,..., N)MNTo time tM (M-1) +1Parallel current path switching circuit so that the partial correlation currents based on the current signals that have arrived between and held in the array of current delay flip-flops CDFFi (i = 1, 2,..., N) are added. In addition to configuring the connection path switching logic of the unit 102, the partial correlation current delay circuit block unit 103 may be configured.
[0107]
In FIG.1, R2... RNIs the M-th stage partial correlation current output means 105S.MIs reference data as a connection path switching logic given toN (MK-2) +1... RN (M-K + 1) -1, RN (M-K + 1)Is the K-th stage partial correlation current output means 105SkIs reference data as a connection path switching logic given toN (Mk-2) +1... RN (M-1) -1, RN (M-1)Is the second-stage partially correlated current output means 105S2Is reference data as a connection path switching logic given toN (M-1) +1... RNM-1, RNMIs the first-stage partially correlated current output means 105S1Reference data as connection path switching logic given to.
[0108]
For example, time t1To time tnCurrent signal sequence S that has been held until 1 input multiple output current delay flip-flop CDFFi1~ SNAnd reference data series R1~ RNAnd the time t = tN, M-th partial correlation current output means 105MThe partial correlation current output from is maximized. This partial correlation current output means 105MThe partial correlation current output from the N-chip current delay circuit Ndelay1Is held for N chip time. This partial correlation current output means 105MAfter the partial correlation current output from N is delayed by N chip time, the N chip current delay circuit Ndelay of the next stage2Is output.
[0109]
Next, time tN + 1To time t2NCurrent signal sequence S that has been held until 1 input multiple output current delay flip-flop CDFFiN + 1~ S2NAnd reference data series RN +~ R2NAnd the time t = t2N, M-1 stage partial correlation current output means 105M-1The partial correlation current output from is maximized. This partial correlation current output means 105M-1The partial correlation current output from the N-chip current delay circuit Ndelay2Is input. This N-chip current delay circuit Ndelay2Includes a partial correlation current output means 105.M-1Simultaneously with the partial correlation current output from the partial correlation current output means 105MThe partial correlation current output from the output and delayed by N chips is input and added, and this added partial correlation current is converted into N chip current delay circuit Ndelay.2For N chips. Partial correlation current output means 105M-1Is the partial correlation current output means 105MIs output with the partial correlation current before N chip time and delayed for N chip time, and then delayed for the next N chip current delay circuit NdelayThreeIs output.
[0110]
In this way, M partial correlation current output means 105kThe correlation current signal as a whole can be obtained by sequentially adding the partial correlation currents output from the above and delayed by N chip times for each chip time in chronological order.
[0111]
(Description of minimum components of correlator 5)
In this embodiment, the correlator 5 includes a voltage / current conversion unit 100, a one-input multiple-output current delay circuit block unit 101, a parallel current path switching switch block unit 102, a partial correlation current delay block unit 103, and a current / voltage conversion unit 108. However, the correlator 5 only needs to include the voltage-current converter 100, the one-input multiple-output current delay circuit block unit 101, the parallel current path switching switch block unit 102, and the partial correlation current delay block unit 103. . When the correlation output processing is performed in the current mode, the current / voltage conversion means 108 may not be provided.
[0112]
This correlator 5 outputs a peak voltage on the plus side when the bit information is “1”, and outputs a peak voltage on the minus side when the bit information is “0”. A correlation voltage signal that is output and generated in time series is input to the demodulator 7. The demodulator 7 integrates this correlation voltage signal and demodulates the information signal (raw information signal) of the original baseband frequency.
[0113]
(Description of current source configuration)
In the above description, each current source has been described using an equivalent circuit, but a p-type MOS transistor M303 shown in FIG. 16 can be used for each current source. FIG. 16A shows an equivalent symbol I as a current source.101This equivalent symbol I101N-type MOS transistor M for current memory101The connection state is shown. This n-type MOS transistor M101Here, n-type MOS transistors are representatively shown. FIG. 16B shows the equivalent symbol I.101Is represented again by a p-type MOS transistor M303. The drain of the p-type MOS transistor M303 is the n-type MOS transistor M101The source of the p-type MOS transistor M303 is connected to the power supply Vdd, and a gate voltage VEE is appropriately applied to the gate of the p-type MOS transistor M303. The p-type MOS transistor M303 operates as a constant current source when a voltage VEE is applied to its gate.
[0114]
The current J is determined by the gate length L of the p-type MOS transistor, the gate width W, the ratio W / L of the gate width W to the gate length L, and the gate voltage VEE, and the current J can be adjusted and controlled by changing the gate voltage VEE. .
[0115]
(Explanation of double sampling)
In the above description, the total number N × M of pair switches of each parallel current path switching circuit block unit 102 is equal to the number L of chip information arrays (N × M = the number L = 128 of chip information arrays). 128), that is, P = 1. This sampling method is called a single sampling method. The total number of pair switches in the parallel current path switching switch circuit block unit 102 may be P times (P is an integer of 2 or more) with respect to the arrangement number L = 128 of chip information. In particular, the sampling method when P is “2” is called a double sampling method. In this case, the total number of pair switches in the current path switching switch circuit block unit 102 is 256, and the frequency of the clock signal of the double sampling method is twice the frequency f of the clock signal used in the single sampling method.
[0116]
In the case of the double sampling method, when the correlation is obtained, the correlation current signal becomes twice that of the single sampling method, and if the time series of the current signal is shifted by two or more, the correlation current output as the peak output is not output.
[0117]
(Effect of Embodiment 1 of the Invention)
The partially correlated current correlator 5 according to the above-described embodiment transfers an analog current signal as compared with a matched filter having a structure in which a current signal is sequentially delayed by the number of chip information using a current delay flip-flop. The number of times can be greatly reduced, the accumulation of errors during current signal transfer can be greatly suppressed, and the effect is particularly remarkable when the number of arrangements of chip information increases.
[0118]
In addition, the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi of the partial correlation type correlator 5 can reduce the number of circuit components per output as the number of output paths increases. When the number of arrangements increases, it contributes to further reduction of the circuit load.
[0119]
Here, the current value of the current signal input to the correlator 5 is Iin. The transfer error σ per one time is approximately σ = 1 (%) when a flip-flop based on a normal current current mirror circuit and an input / output of a current memory circuit are used for an input signal. The occurrence of errors under this condition is estimated.
[0120]
For example, when considering the operation of a single-sampling matched filter with 256 arrayed diffusion chip information, when using current delay flip-flops connected in series by the number of arrays in a conventional correlator configuration, n stages Let the output of the current delay flip-flop be In,
In = Iin × (1 + σ)n
A transfer error model expressed by the following equation is assumed.
[0121]
In this case, using the number of transfers as a parameter and comparing the input current at each stage,
Figure 0003784218
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the number M and the number N can be arbitrarily selected. When the number M and the number N are arbitrarily determined, the maximum number of current transfers is set to Ntr ansThen,
Ntrans= Number of transfers by one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi (i = 1, 2,..., N) + Number of transfers by partial correlation output current data delay circuit block unit 103 = N + (M−1)
Given in.
[0122]
When the arrangement number L of the spread chip information of the correlator 5 is 256
Figure 0003784218
Thus, when the number N is the half power of the number L of chip information arrays, the number of transfers is minimized. The current value of the maximum error when delayed using a current delay flip-flop in series is 12.65 × Iin, whereas when N = 16, a current of about 1.38 × Iin Since the value can be suppressed, current transfer errors can be greatly suppressed.
[0123]
Although the description has been given here assuming that the number L of the arrayed diffusion chip information is L = 256, for example, even if L = 32, 64, L = 128, and L> 256, the correlation accuracy can be improved.
[0124]
N that minimizes the maximum number of transfers is an integer closest to L to the 1/2 power, and the number of transfers at that time can be estimated as 2 × L to the 1/2 power. Therefore, as the number of arrangements of chip information increases, the use of the correlator 5 according to the present invention reduces the number of transfers, and the effect of reducing and accumulating the transfer errors associated therewith becomes remarkable.
[0125]
The reduction in the number of transfers due to the circuit configuration of the correlator 5 is that when the partial correlation current is delayed by n chips in the N chip current delay circuit Ndelay of the partial correlation output current delay circuit block unit 103, one partial correlation is performed. This is realized by providing a function equivalent to a transfer delay n times only by current transfer.
[0126]
Here, the number of main current sources is estimated and compared.
[0127]
Since the configuration per stage of current delay flip-flop CDFFi includes two current sampling current mirrors,
4 current memory MOS transistors
2 current switches
4 constant current sources
Can be estimated.
[0128]
In the case of a circuit configuration that delays a current signal by connecting conventional current delay flip-flops in L stages in series, L current delay flip-flops are required.
Current memory MOS transistor 4 × L
Current switch 2 × L
Constant current source 4 × L
It becomes.
[0129]
In the case of the circuit configuration of the present invention,
Per one input M output current delay flip-flop CDFFi,
The number of current memory MOS transistors is 6 + M,
The number of current switches is 2
The number of constant current sources is 6 + M
Since N current flip-flops are used,
The number of current memory MOS transistors is (6 + M) × N
The number of current switches is 2 × N
The number of constant current sources is (6 + M) × N
Further, regarding the N-chip current delay circuit Ndelay of the partial correlation output current delay circuit block unit 103,
Current memory MOS transistor (N + 1) × (M−1)
Current switch (2 x N) x (M-1)
Constant current source (N + 1) × (M−1)
It is.
[0130]
From the total above,
The number of current memory MOS transistors is
(6 + M) × N + (N + 1) × (M−1) = 2M × N + 5N + M−1
The number of current switches is (2 x N) x M
The number of constant current sources is 2M × N + 5N + M−1
It is.
[0131]
Here, the number of current sources in the configuration in which the current signal is delayed by connecting the current delay flip-flops in series in L stages is compared with the number of constant current sources in the configuration of the first embodiment of the present invention. . In the case of a current mode circuit, most of the power consumption is a constant current flowing from a constant current source. Therefore, reducing the number of constant current sources contributes to reduction of power consumption and simplification of circuit configuration.
[0132]
The number of current sources in the correlator having the conventional configuration is 4L, and the number of current sources according to the embodiment of the present invention is 2M × N + 5N + M−1.
[0133]
Where L = M × N,
Consider the case of M = N where the number of transfers is minimized.
Formula 4L> 2L + L-1/2−1 (L> 9 (L is a real number)) is established under the following conditions. As L increases, the number of current sources according to the embodiment of the present invention is smaller than the number of current sources of the conventional correlator. Decreases rapidly. This indicates that when the number L of arrangements of chip information increases, the effect of reducing the number of transfers and the effect of simplifying the circuit configuration become significant.
[0134]
When operating with the reference numerals fixed, one of the pair switches of the parallel current path switching switch circuit block unit 102 is always connected and the other is kept disconnected. Here, since the power consumption when operating the pair switch is consumed by the accumulation of electric charges in the gate electrode when the switch is turned on / off, when the pair switch is substantially fixed, There will be no power consumption.
[0135]
In an analog matched filter using a switched capacitor, a capacitor having a very strict value must be introduced into the LSI process. However, in this current sum type matched filter, a so-called ASIC foundry usually provides for digital use. All circuits can be configured using a standard process.
[0136]
According to the first embodiment of the present invention, the number of current signal transfers can be greatly reduced, and at the same time, the number of current sources and the number of switches in configuring the circuit can be reduced. Simplification can be achieved. In addition, since the total number of current sources can be reduced, power consumption can be saved compared to the conventional configuration.
[0137]
Furthermore, since the number of analog current data transfers can be greatly reduced, the accuracy of correlation output can be improved.
[0138]
The number of current delay flip-flops in the one-input multiple-output current delay circuit block unit 101 is preferably selected in consideration of the transfer error generation rate, the number of current sources, and the complexity of circuit elements. .
[0139]
Second Embodiment of the Invention
(Explanation when 1-transistor current mirror is used for the 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101)
In the first embodiment of the present invention, current mirror circuits CMR1 and CMR2 with sample control switches are configured by using two constant current sources, respectively. However, from the viewpoint of power consumption, it is desirable to reduce the number of current sources as much as possible.
[0140]
FIG. 17 shows a specific example of the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 when one constant current source is used. Since the configuration of the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 shown in FIG. 17 is different only in the configurations of the current mirror circuits CMR1 and CMR2, the same components are denoted by the same reference numerals, Only the different parts will be described.
[0141]
In FIG. 17, the current mirror circuit CMR1 includes a current source I.Ten', A memory MOS transistor M101', an input switch SW10, and a control switch SW11. Here, the input switch SW10 and the control switch SW11 are turned on / off at the same timing. The current mirror circuit CMR2 is a current source I11', A memory MOS transistor M102', an input switch SW20, and a control switch SW21. The input switch SW20 and the control switch SW21 are turned on / off at the same timing.
[0142]
The source of the memory MOS transistor M101 'of the current mirror circuit CMR1 is the current source I.TenThe power source voltage Vdd is connected to the input terminal T01 via the input switch SW10. The gate of the memory MOS transistor M101 'is connected to its source via the control switch SW11. The drain of the memory MOS transistor M101 'is grounded.
[0143]
The source of the memory MOS transistor M102 'of the current mirror circuit CMR2 is the current source I.11'Is connected to the power supply Vdd via' and to the source of the memory MOS transistor M101 'of the current mirror circuit CMR1 via the input switch SW20. The gate of the memory MOS transistor M102 'is connected to the source of the memory MOS transistor M102' via the control switch SW21, and is connected to the gate of the memory MOS transistor M301 of the current mirror circuit CMR3. The drain of the memory MOS transistor M102 'is grounded. The output terminal T02 is connected to the input terminal T01 at the next stage.
[0144]
The configuration of the one-input multiple-output current delay circuit flip-flop CDFF1 shown in FIG. 17 will be described using the clock signals SA and SB (see FIG. 7).
[0145]
At the rising edge of the clock signal SA, the input switch SW10 and the control switch SW11 of the current mirror circuit CMR1 are turned on. At this time, the input switch SW20 is off. If a current source that outputs an ideal input current Iin is connected to the input terminal T01, the source and the gate of the memory MOS transistor M101 ′ are on because the source and the gate of the memory MOS transistor M101 ′ are on. Current source ITenThe gate voltage is set so that a current “J + Iin”, which is the sum of the current J from ′ and the current signal Iin flowing from the input terminal T01, flows.
[0146]
Next, the input switch SW10 and the control switch SW11 are turned off at the falling edge of the clock signal SA. Then, the gate of the memory MOS transistor M101 'is held at a voltage that can potentially pass the current "J + Iin".
[0147]
Subsequently, when the clock signal SB rises, the input switch SW20 and the control switch SW21 are simultaneously turned on. Then, since the source and gate of the memory MOS transistor M102 'are conductive, the current source I is connected between the source and drain of the memory MOS transistor M102'.11The gate voltage of the memory MOS transistor 102 'is set so that a current "J-Iin" that is the sum of the current J from' and the current signal "-Iin" flowing into the previous stage current mirror circuit CMR1 flows. At this time, the gate voltage of the memory MOS transistor M301 of the current mirror circuit CMR3 connected in parallel to the memory MOS transistor 102 'is also held so that the current "J-Iin" flows.
[0148]
Subsequently, when the clock signal SA is turned on, the current signal held in the memory MOS transistor M102 ′ of the current mirror circuit CMR2 is transferred to the next stage, and at the same time, the current signal Iin is sent to the memory MOS transistor M101 ′ of the current mirror circuit CMR1. Flows in. Since the subsequent operation is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
(Effect of Embodiment 2 of the Invention)
Regarding Embodiment 2 of the present invention,
Per 1-input M-output current delay circuit flip-flop CDFFi using 1-transistor configuration,
The number of current memory MOS transistors is 4 + M,
Current switch 4,
Constant current source 4 + M,
And
Since N current delay flip-flops are used,
The total number of current memory MOS transistors is (4 + M) × N,
The total number of current switches is 4 x N
The total number of constant current sources is (4 + M) × N
It becomes.
[0149]
Further, regarding the N-chip current delay circuit Ndelay of the partial correlation output current delay circuit block unit 103,
The number of current memory MOS transistors is (N + 1) × (M−1),
The number of current switches is (2 × N) × (M−1),
The number of constant current sources is (N + 1) × (M−1),
It is.
[0150]
With the above,
The total number of current memory MOS transistors is (4 + M) × N + (N + 1) × (M−1) = 2M × N + 3N + M−1.
The total number of current switches is 6 x N
The total number of current sources is 2M × N + 3N + M−1.
It becomes.
[0151]
In the first embodiment of the invention, the total number of constant current sources is 2M × N + 5N + M−1, whereas the total number of constant current sources can be reduced to 2M × N + 3N + M−1. Instead, the number of current switches is increasing, but the total number of circuit components can be reduced, and the number of constant current sources is a major factor in power consumption, so the number of constant current sources should be reduced. The effect that can be achieved is remarkable.
[0152]
Embodiment 3 of the Invention
(Explanation when 1-input M-output current delay circuit is configured using cascode MOS) When the channel length is sufficiently large, the drain resistance in the saturation region of the drain current-drain voltage characteristics of the n-channel MOSFET and p-channel MOSFET rd is a very large value and can be considered to be substantially infinite (rd = ∞). However, if the channel length is reduced to 1 μm or less, the drain resistance rd cannot be handled as infinite. That is, the effect of the finite rd becomes obvious, and the characteristics shown in FIGS. 18B and 18B are obtained.
[0153]
18A shows an n-channel MOSFET, and FIG. 18B shows operating characteristics of the n-channel MOSFET. FIG. 18C shows a p-channel MOSFET, and FIG. 18B shows operating characteristics of the p-channel MOSFET.
[0154]
In FIG. 18 (a), the symbol FETN (n) is used to indicate that it is an n-channel MOSFET. In FIG. 18 (c), the symbol FETN (p) is used to indicate that it is a p-channel MOSFET. When the drain resistance rd of the n-channel MOSFET (FETN (n)) is finite, when the gate voltage Vg is changed to 2V, 3V, and 4V in the increasing direction, the current Idn flowing between the drain and the source becomes the drain voltage Vdn. As shown in FIG. 18 (b), the direction of increase changes.
[0155]
When the drain resistance rd of the p-channel MOSFET (FETN (p)) is finite, when the gate voltage Vg is changed to −1V, −2V, −3V in the decreasing direction, the current Idp flowing between the drain-source is As the drain voltage Vdp decreases, it changes in a decreasing direction as shown in FIG.
[0156]
Accordingly, when circuit design is performed using the MOS transistors shown in FIGS. 18B and 18B, the correlation current signal output from the correlator 5 does not accurately correspond to the input current signal Iin. Become.
[0157]
Therefore, a combination of these two n-channel MOSFETs (FETN (n)) having the operating characteristics shown in FIG. 18B, and two p-channel MOSFETs having the operating characteristics shown in FIG. An equivalent MOSFET with improved saturation characteristics is configured using the combination of p)).
[0158]
FIG. 19 (a) shows an equivalent MOSFET corresponding to an n-channel MOSFET, which is indicated by the symbol EFETN (n) in the sense of being equivalent. FIG. 20 (a) shows an equivalent MOSFET corresponding to a p-channel MOSFET, which is represented by the symbol EFETN (p) in the sense of being equivalent.
[0159]
Here, two n-channel MOSFETs (FETN (n)) are used for the n-channel MOS equivalent FET (EFETN (n)), and operate as an n-channel MOSFET as a whole. Two n-channel MOSFETs (FETN (n)) will be sequentially denoted by FET1 (n) and FET2 (n), and the connection state will be described next.
[0160]
The source of the n-channel MOSFET (FET1 (n)) is grounded, and its drain is connected to the source of the n-channel MOSFET (FET2 (n)). The drain of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) is connected to the terminal Vout.
[0161]
Here, it is assumed that the voltage Vgn is applied to the gate of the n-channel MOSFET (FET1 (n)) and the voltage Vbias is applied to the gate of the n-channel MOSFET (FET2 (n)).
[0162]
When the voltage of Vout increases, the current Idn flowing between the drain and source of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) increases. Then, the same current Idn flows through the n-channel MOSFET (FET1 (n)), so that the potential of Vdn rises. Then, since the potential difference (Vout−Vdn) between the source and drain of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) decreases, the current Idn flowing between the drain and source of the n-channel MOSFET decreases.
[0163]
Thereby, the fluctuation of Idn due to the fluctuation of Vout is reduced by the feedback effect of the voltage of Vdn. Therefore, since the fluctuation of Vdn is small with respect to the fluctuation of Vout, the resistance to the fluctuation of the drain voltage of the equivalent MOSFET (EFETN (n)) is smaller than the magnitude of the fluctuation of the drain voltage when a single MOSFET is used. Thus, the drain resistance rd can be substantially increased. This equivalent MOSFET (EFETN (n)) is used for a memory MOS transistor.
[0164]
Two p-channel MOSFETs (FETN (p)) are used for the p-channel equivalent MOSFET (EFETN (p)) shown in FIG. 20 (a), and operate as a p-channel MOSFET as a whole. Here, two p-channel MOSFETs (FETN (p)) are sequentially indicated by (FET1 (p)) and (FET2 (p)), and the connection state will be described next.
[0165]
The source of the p-channel MOSFET (FET1 (p)) is connected to Vdd, and its drain is connected to the source of the p-channel MOSFET (FET2 (p)). The source of the p-channel MOSFET ((FET2 (p)) is connected to the terminal Vout.
[0166]
Here, it is assumed that the voltage Vgp is applied to the gate of the p-channel MOSFET (FET1 (p)) and the voltage Vbias is applied to the gate of the p-channel MOSFET (FET2 (p)).
[0167]
When the voltage of Vout decreases, the potential difference (Vdp-Vout) between the drain and source of the p-channel MOSFET (FET2 (p)) decreases, so that the current Idp flowing between the drain and source of the p-channel MOSFET decreases.
[0168]
Thereby, the fluctuation of Idp due to the fluctuation of Vout is reduced by the feedback effect of the voltage of Vdp. Therefore, since the fluctuation of Vdp is small with respect to the fluctuation of Vout, the resistance to the fluctuation of the drain voltage of the equivalent MOSFET (EFETN (p)) is smaller than the magnitude of the fluctuation of the drain voltage when a single MOSFET is used. Thus, the drain resistance rd can be substantially increased. This equivalent MOSFET (EFETN (p)) is used as a current source. FIG. 21 shows a specific example in which this cascode MOSFET is applied to a 1-input M-output current delay flip-flop CDFF1 shown in FIG.
[0169]
Thereby, the delay of the current signal, the current source characteristic, and the current holding characteristic can be improved.
[0170]
Embodiment 4 of the Invention
(Explanation when the partially correlated current output delay circuit block unit 103 is constituted by a regulated cascade circuit)
FIG. 22 (a) shows an equivalent MOSFET corresponding to an n-channel MOSFET, which is indicated by the symbol EFETN (n) in the sense of being equivalent. FIG. 23 (a) shows an equivalent MOSFET corresponding to a p-channel MOSFET, which is represented by the symbol EFETN (p) in the sense of being equivalent.
[0171]
Here, for the n-channel MOS equivalent FET (EFETN (n)), three n-channel MOSFETs (FETN (n)) are used, and one p-channel MOSFET (FETN (p)) is used. Operates as a channel MOSFET. Three n-channel MOSFETs (FETN (n)) will be denoted by FET1 (n), FET2 (n), and FET3 (n) in order, and the connection state will be described next.
[0172]
The source of the n-channel MOSFET (FET1 (n)) is grounded, and its drain is connected to the source of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) and the gate of the n-channel MOSFET (FET3 (n)). A gate voltage Vgn is applied to the gate of the n-channel MOSFET (FET1 (n)). The drain of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) is connected to the terminal Vout. Terminal Vout is connected to the current source shown in FIG. The gate of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) is connected to the drain of the p-channel MOSFET (FETN (p)) and the drain of the n-channel MOSFET (FET3 (n)). The source of the n-channel MOSFET (FET3 (n)) is grounded. The source of the p-channel MOSFET (FETN (p)) is connected to the power supply Vdd, and the gate voltage Vreg is connected to the gate of the p-channel MOSFET (FETN (p)).pIs applied.
[0173]
In the n-channel MOS equivalent FET (EFETN (n)), the p-channel MOSFET (FETN (p)) operates as a current source. Now, when the voltage applied to the terminal Vout increases, the current Idn flowing between the drain and source of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) increases, and the potential Vdn on the drain side of the n-channel MOSFET (FET1 (n)) increases. try to. When the drain-side potential Vdn rises, the gate voltage of the n-channel MOSFET (FET3 (n)) increases, and the current flowing between the drain and source of the n-channel MOSFET (FET3 (n)) tends to increase.
[0174]
However, the current Ireg flowing in the n-channel MOSFET (FET3 (n)) by the p-channel MOSFET (FETN (p)).nIs kept constant, the potential Vd on the drain side of the n-channel MOSFET (FET3 (n)) is lowered, thereby lowering the gate potential applied to the gate of the n-channel MOSFET (FET2 (n)). When the gate potential of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) decreases, the current Idn is prevented from increasing, and as a result, the potential difference between the drain and source of the n-channel MOSFET (FET2 (n)) increases, and the n-channel MOSFET (FET The drain voltage Vdn of the FET1 (n)) is held constant, and as a result, the current Idn is kept constant.
[0175]
As a result, the drain resistance rd of the n-channel equivalent MOSFET becomes ∞, and the saturation characteristics shown in FIG. Actually, the magnitude of the current Idn is approximately 50 to 150 microamperes, and the current IregnCan be about 2 microamperes, so that the current Ireg flowing from the p-channel MOSFET (FETN (p)) to the n-channel MOSFET (FET3 (n))nThe power consumption based on is almost negligible.
[0176]
The n-channel equivalent MOSFET (EFETN (n)) shown in FIG. 22 (a) is called a so-called regulated cascade circuit, and this circuit itself is known. The n-channel equivalent MOSFET (EFETN (n)) is a memory MOS transistor M100.p(P = 1, 2,..., N + 1).
[0177]
The p-channel equivalent MOSFET (EFETN (p)) shown in FIG. 23 (a) operates as a p-channel MOSFET as a whole. For the p-channel equivalent MOSFET (EFETN (p)), three p-channel MOSFETs (FETN (p)) are used, and one n-channel MOSFET (FETN (n)) is used. Here, three p-channel MOSFETs (FETN (p)) are sequentially indicated by (FET1 (p)), (FET2 (p)), and (FET3 (p)), and the connection state will be described next. .
[0178]
The drain of the p-channel MOSFET (FET1 (p)) is connected to the terminal Vout. The source of the p-channel MOSFET (FET1 (p)) is connected to the drain of the p-channel MOSFET (FET2 (p)) and the gate of the p-channel MOSFET (FET3 (p)). The gate of the p-channel MOSFET (FET1 (p)) is connected to the drain of the n-channel MOSFET (FETN (n)) and the drain of the p-channel MOSFET (FET3 (p)). The source of the p-channel MOSFET (FET2 (p)) is connected to the power supply Vdd, and the gate voltage Vgp is applied to its gate. The source of the p-channel MOSFET (FET3 (p)) is connected to the power supply Vdd. The source of the n-channel MOSFET (FETN (n)) is grounded and the gate thereof has a gate voltage Vreg.nIs applied. In FIG. 23 (a), Vdp is the potential on the source side of the p-channel MOSFET (FET1 (p)), and Idp indicates the current flowing between the source and drain of the p-channel MOSFET (FET1 (p)). . The saturation characteristic of this p-channel equivalent MOSFET (EFETN (p)) is as shown in FIG. The reason is omitted because it can be easily analogized from the description of the operating characteristics of the n-channel equivalent MOSFET (EFETN (n)). This p-channel equivalent MOSFET is a current source I100.p(P = 1, 2,..., N + 1).
[0179]
FIG. 24 shows the actual N-chip current delay circuit Ndelay shown in FIG.1The case where an equivalent MOSFET is applied is shown. By using this structure, an N-chip current delay circuit NdelaykCurrent source characteristics and current holding characteristics can be improved.
[0180]
Embodiment 5 of the Invention
(Description when current cut is applied to the 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101)
FIG. 25 shows the current source I at a time unnecessary for operation in the one-input multiple-output current delay circuit block unit 101.Ten~ I15, I16jIs a time chart showing a case in which a steady-state current does not flow by providing a current stop switch on a path through which the constant current J flows. For example, the current stop switch is shown in FIG.1~ Z6, Z16jIs provided.
[0181]
The current source I is only required for the minimum time required to sample or output the current signal to the memory MOS transistor within one chip time.Ten~ I13To work. This is because once the memory MOS transistor stores information, the current source ITen~ I15, I16jThe current information can be stored even if the operation is stopped. In the case of the one-input multiple-output current delay circuit block unit 101, the current source I is not used for a time other than the current signal storage and output time.Ten~ I13Can be stopped.
[0182]
Assuming that one chip time is Tchip, and the time required for current input / output is Tinout, the time required to flow current from the current source is one chip time out of the total operation time.
Tinout / Tchip,
Current source ITen, I11The time that can be stopped is 1 chip time out of the total operation time,
(Tchip-Tinout) / Tchip,
When the total number of target current sources is K, when the current of the current source is always flowing, the time during which the current source can be stopped is
J × K × (Tchip-Tinout) / Tchip,
Current consumption can be reduced by this amount.
[0183]
In the case of a current mode element, a steady current is the main current consumption. Therefore, suppressing the steady current of the current source is very effective in reducing power consumption. In addition, the time Tinout required for current input / output becomes shorter as the miniaturization progresses due to the scaling law of the MOSFET, and as a result, the time during which the current source can be stopped increases, thereby further increasing the power consumption. Can be reduced.
[0184]
Embodiment 6 of the Invention
(N-chip current delay circuit NdelaykExample of current cut in
FIG. 26 shows an N-chip current delay circuit Ndelay.k2 is a time chart showing a case where a current source is stopped or a switch is provided on a current path so that a steady current does not flow at a time unnecessary for operation.
[0185]
Within one chip time, the current source is operated only for the minimum time necessary for sampling the partial correlation current into the memory MOS or outputting it from the memory MOS transistor. This utilizes the property that once the memory MOS transistor stores information, the current information can be stored and held even if the current source is stopped.
[0186]
In this N-chip current delay circuit Ndelay, the correlation current is input and output once every N delays, so that one chip time is Tchip, the number of delays is N, and the time required for input / output of the correlation current is set. Assuming Tinout, the time required to flow current from the current source is (N + 1) chip time of the total operating time,
Tinout / (Tchip × (N + 1)) time,
The time during which the current source can be stopped is (N + 1) chip time of the total operation time,
(Tchip × (N + 1) −Tinout) / (Tchip × (N + 1)) time, and when the current of the current source is constantly supplied, if the total number of target current sources is N + 1, the current source is stopped. The possible time is
J × (N + 1) × (Tchip × (N + 1) −Tinout) / Tchip, and the current consumption can be reduced by this amount.
[0187]
In the N-chip current delay circuit Ndelay, the current source has only to be operated for one chip time within (N + 1) chip time, so that the current cut effect is very large and the power consumption reduction effect is large. One N-chip current delay circuit Ndelay circuit has N + 1 current memory circuits in parallel. However, by substantially performing current cut in units of chips, current source power consumption equivalent to two current memories. Therefore, the power consumption of the entire circuit is at most about M × 2 current memories, and the effect of reducing power consumption is great.
[0188]
Here, the current cut in units of chips has been described. However, as described in the fourth embodiment of the present invention, when the current cut is operated even within the chip time, the current source power consumption corresponding to one current memory is used. Therefore, the power consumption in the entire circuit is at most about M × 1 current memory, and the effect of reducing the power consumption is greater.
[0189]
In the case of a current mode element, since a steady current is a main current consumption, suppressing the steady current of the current source is very effective in reducing power consumption. Further, the time Tinout required for current input / output becomes shorter as the miniaturization progresses due to the scaling law of the MOSFET, and accordingly, the time for which the current source can be stopped increases, thereby further increasing the power consumption. Can be reduced.
[0190]
Embodiment 7 of the Invention
(1-input multiple-output current delay circuit block 101 memory control switch SW11, SWtwenty oneDescription of an embodiment using a dummy MOS transistor
Memory control switch SW of 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101 shown in FIG.11, SWtwenty oneIn general, as shown in FIG.0It is composed of The n-type MOSFET DM0The drain of the memory MOS transistor M101', M102'And the Vout terminal. The Vout terminal is the current source ITen’、 I11'It is connected to the.
[0191]
n-type MOSFETDM0The source of the memory MOS transistor M101', M102It is connected to the gate of '. n-type MOSFETDM0A timing clock pulse (corresponding to clock signals SA and SB) φ is input to the gate of. When the current signal Iin is input, the n-type MOSFET DM0Is on (conduction between source and drain), and is off when holding a current signal.
[0192]
Here, the memory MOS transistor M101', M102When the current signal Iin is input to ′, the memory MOS transistor M101', M102N-type MOSFET DM so that current J flows between the source and drain of0Through the memory MOS transistor M101', M102The voltage at the gate of 'is set to Vgn. At this time, the memory MOS transistor M101', M102Parasitic capacitance C parasitically present at the source of101Is charged with a voltage of Vgn with respect to ground.
[0193]
Memory MOS transistor M101', M102When changing from a state in which the current signal Iin is input to 'to a state in which the current signal Iin is held, the n-type MOSFET DM0Is in the ideal state, the memory MOS transistor M101', M102The voltage at the gate of 'is held at Vgn.
[0194]
However, in general, n-type MOSFET DM0Has a gate-source parasitic capacitance C because its gate changes from a positive voltage to 0 V when it is turned off.102From the memory MOS transistor M.101', M102'Gate and memory MOS transistor M101', M102′ Gate-source parasitic capacitance C101As a result, the memory MOS transistor M101', M102The gate voltage Vgn of 'varies. This variation in charge is called clock field through and is a major cause of current signal transfer errors in this configuration. This memory MOS transistor M101', M102And the memory MOS transistor M101', M102The current flowing between the drain and source of the ′ fluctuates, and the memory MOS transistor M101', M102An error is introduced into the current signal output from ′.
[0195]
Therefore, the memory MOS transistor M101', M102'And the gate capacitance and the source-gate parasitic capacitance are increased, or the n-type MOSFET DM0It is conceivable to reduce the influence of this charge distribution by reducing the parasitic capacitance of the capacitor, but it is not possible to suppress all errors.
[0196]
FIG. 27B shows a dummy MOS transistor DM.1A configuration for reducing this transfer error is shown.
[0197]
Here, the memory control switch SW11, SWtwenty oneIs an n-type MOSFET DM0And dummy MOS transistor DM1It consists of and. n-type MOSFETDM0The source of the dummy MOS transistor DM1Connected to the drain of the dummy MOS transistor DM1The source of the memory MOS transistor M101', M102It is connected to the gate of '. The dummy MOS transistor DM1The source and drain of each are short-circuited. The dummy MOS transistor DM1N-type MOSFET DM at the gate of0The timing clock pulse φ ′ having the opposite phase to the timing clock pulse φ input to the gate is input.
[0198]
When the current information signal Iin is input, the n-type MOSFET DM0Is on and the dummy MOS transistor DM1Is turned off (usually a voltage of 0 V corresponding to off) is applied to the gate. Memory MOS transistor M101', M102The gate voltage Vgn is set so that the current value to be supplied to ′ is J.
[0199]
At this time, the memory MOS transistor M101', M102'Parasitic capacitance C between gate and source101Is charged with Vgn. The dummy MOS transistor DM1Source-gate parasitic capacitance C103, Drain-gate parasitic capacitance C104Is a dummy MOS transistor DM1Because of the potential difference between the gate voltage (usually 0 V in the state where the current signal is stored in memory) and Vgn (approximately 1 V), the battery is almost discharged.
[0200]
Consider a case where the current signal holding state changes in this state.
[0201]
n-type MOSFETDM0Is turned off from on, its gate voltage becomes almost 0V, and the parasitic capacitance C102Is discharged. On the other hand, dummy MOS transistor DM1When the gate is turned on, the parasitic capacitance C103, C104Will be charged. At this time, the parasitic capacitance C102Charge discharged from the battery and parasitic capacitance C103, C104When the same amount of charge is charged, the parasitic capacitance C101Since no charge redistribution occurs through the memory voltage Vgn, the memory voltage Vgn does not fluctuate.
[0202]
n-type MOSFETDM0And dummy MOS transistor DM1Are manufactured with the same nMOSFET, the dummy MOS transistor DM for the same gate length L1The gate width W may be halved. By adopting this configuration, a single memory MOS transistor M101', M102It is possible to reduce the transfer error of the current signal '.
[0203]
FIG. 28 shows a circuit configuration when this dummy gate structure is applied to the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFF1 shown in FIG. Thus, by reducing the single transfer error, it is possible to improve the characteristics of the entire correlator.
[0204]
Although the case where an nMOSFET is used as a dummy gate has been described here, the dummy gate can also be configured using a pMOSFET.
[0205]
Embodiment 8 of the Invention
(Description of 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi that can output a current value that is a real multiple of the input current signal)
When performing correlation processing, when correlation is obtained, all input signals are added with the same sign. For example, assuming that the number of chip information arrays is L, the current is L times the input current Iin. The value will eventually be output from the correlator.
[0206]
In the embodiment of the present invention, partial correlation is performed. When the correlation current increases, the current value of the current source of the N-chip current delay circuit Ndelay needs to be increased. In order to maintain the linearity, a current value more than twice the current value to be delayed is required.
[0207]
In the current mode correlator, it is possible to reduce the current value at a certain rate within the range that maintains the dynamic range required for the system. FIG. 29 shows the structure of a 1-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi. The operation of the current current mirror circuits CMR1 and CMR2 when the current signal Iin of the one-input multiple-output current delay flip-flop CDFFi shown in FIG. Are the same. When it is desired to make the output current Iout M times as large as the current signal Iin (M is a number of “1” or less here, but may be “1” or more), the current value of the current source I is set to J × M. And the gate width W is set to W × M while keeping the size L of the memory MOS transistor constant. FIG. 29 shows a case where M = 1/2.
[0208]
By adopting this circuit configuration, it is possible to output the delayed transfer current to each parallel current path switching circuit block unit 101 as Iin × M while maintaining the transfer current to the next stage at Iin. When the circuit is created so that the delay transfer current to all the parallel current path switching switch block units 101 is M times, the output of the correlator is M times the correlation output expected from the input current Iin. It is possible to obtain it while maintaining the proportional relationship. By setting the value of M as small as possible within the range that can maintain the dynamic range due to the noise, nonlinearity, and distortion of the correlator, it is possible to reduce the current value J to be set while keeping the number of current sources constant. Yes, it is possible to reduce power consumption.
[0209]
Ninth Embodiment
In the first to eighth embodiments of the present invention, spread data corresponding to exactly one cycle per unit of information (1 bit), that is, a spread code having a long cycle of chip length L is used. A correlator that repeats one or more types of short-cycle spreading codes two or more times or combines them to form one unit of information and takes a correlation with this one information code as a unit. is there. The present invention can also be applied to this type of correlator, and the configuration of this correlator will be described below with reference to FIGS.
[0210]
Here, it is assumed that the short-period spreading codes assumed are q types of short-period spreading codes of A1, A2,. However, q is a positive integer. The contents of each short cycle spread code are as follows.
A1 = (a11, a12, a13,..., A1N1)
A2 = (a21, a22, a23, ..., a2N2)
……
Aq = (aq1, aq2, aq3, ..., aqNq)
A spreading code Y corresponding to one unit of information is created by combining these short-cycle spreading codes. That is, Y = (A1, A2,..., Aq)
Note that the same short-cycle spreading code is repeated twice or more, for example, a short-cycle spreading code A1 is repeated twice to form one unit of information. Also, among the short-cycle spreading codes, spreading codes having the opposite relationship to each other, for example, when spreading code A1 and spreading code A2 are in the relation of A1 = −A2, are the same spreading code. It shall be handled.
[0211]
Here, the lengths (chip lengths N) of the short cycle spreading codes may be the same or different, but may be different, but in the following description, the lengths N of the spreading codes are assumed to be the same. To do.
[0212]
FIG. 30 is a diagram showing an example of a correlator using a short cycle spreading code. FIG. 30 shows a single short cycle spreading code A = (a1, a2, a3,..., AN) as M. The case where the correlation of the signal sequence of the spreading code Y which constitutes one unit of information by combining them is shown.
[0213]
For example, the configuration of the spreading code is Y = (A, A, A,..., -A, A). For convenience of explanation, this spreading code Y is expressed as Y = (A1, A2, A3,..., A (M−1), AM) assuming that the types of spreading codes are different.
[0214]
In FIG. 30, the 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101 is composed of N 1-input 2-output current delay flip-flops CDFFi. When the spreading code Y is composed of different q types of short-period spreading codes, the 1-input multiple-output current delay circuit block unit 101 is composed of N 1-input (q + 1) output current delay flip-flops CDFFi. Is done.
[0215]
Partial correlation current output means 105kIs one because there is only one kind of short-cycle spreading code. Partial correlation current output means 105kAre output to the 1-input M-output current distribution circuit 150. The 1-input M-output current distribution circuit 150 supplies the same partial correlation output current as the input partial correlation output current to M output terminals Tp.1, Tp2... Tpm-1, TpmIt plays a role to output from.
[0216]
This partial correlation output current is input to the partial correlation output code processing circuit 151. The partial correlation output code processing circuit 151 includes input terminals P (1) a, P (2) a,..., P (M-1) a, P (M) a and output terminals P (1) b, P (2 ) B,..., P (M-1) b, P (M) b, and short-cycle spreading codes A1, A2,. It plays a role of performing processing corresponding to. For example, since the other spreading codes except the spreading code A (M−1) are “+” here, the input terminals P (1) a, P (2) a,. Since the output terminals P (1) b, P (2) b,..., P (M) b are connected and the short cycle spread code P (M−1) is “−A”, the input terminal P ( M-1) a and the output terminal P (M-1) b are connected via a current inverter 152. As a result, the short cycle spread code P (M−1) is output with the code reversed.
[0217]
The output of the partial correlation output code processing circuit 151 is the N chip current delay circuit Ndelay of the partial correlation output current delay circuit block unit 103.kIs input. For example, the partial correlation output current corresponding to the code A1 is subjected to code processing by the partial correlation output code processing circuit 151, and then the N-chip current delay circuit Ndelay.1The partial correlation output current corresponding to the code A2 is subjected to the code processing by the partial correlation output code processing circuit 151, and then the N-chip current delay circuit Ndelay.2N chip current delay circuit NdelayM-1By adding the partial correlation output current output from the output terminal TM to the addition current output from the output terminal TM, the correlation process of the spread code Y having a length L corresponding to one unit of information is performed. As a result, a correlation output current is obtained.
[0218]
When the short-cycle spreading codes are of two types, the current signal is delayed by using the one-input (2 + 1) output current delay flip-flop CDFFi, and the two partial correlation current output means 105kAre used, and two partial correlation current output means 105 are used.kTwo types of partial correlation processing are performed. Each of the partial correlation output currents is input to each one-input multiple-output current distribution circuit 150, and each one-input multiple-output current distribution circuit 150 outputs partial correlation current signals corresponding to the number of chip lengths of the short cycle spread code. The partial correlation output current signal output from each one-input multiple-output current distribution circuit 150 is subjected to code processing by the partial correlation output code processing circuit 151 according to the information of the spread code Y, and then the partial correlation output current delay circuit. Input to the block unit 103.
[0219]
In general, when one or more types of short-period spread codes are used repeatedly or in combination to form spread data with L pieces of chip information constituting one unit of information, partial correlation current output The number of stages of means is equal to the number of types of short-cycle spreading codes.
[0220]
In general, when there is only one kind of short-cycle spreading code, the structure of the 1-input multi-output current delay flip-flop CDFFi only needs to be a 1-input 2-output structure, and the partial correlation current output means 105kHowever, since only one is sufficient, the number of current sources when the number of short-cycle spreading codes is one round and the number of repetitions is M is estimated as follows.
[0221]
The number of constant current sources per 1-input 2-output current delay flip-flop CDFFi is
4 + 2 = 6
It is.
[0222]
Since N current delay flip-flops CDFFi are used, the total number of constant current sources is 6 × N = 6N.
[0223]
The number of constant current sources used in the 1-input M-output current distribution circuit 150 is M + 1.
[0224]
The number of constant current sources of the partial correlation output current delay circuit block unit 103 is
(N + 1) × (M−1).
[0225]
Therefore, the total number of current sources in this case is M × N + 2M−5N + 6.
[0226]
In the second embodiment of the present invention, the number of constant current sources is 2M × N + 3N−M−1, but according to the ninth embodiment of the present invention, there are M × N + 2M−5N + 6. Thus, the number of constant current sources can be reduced by about M × N, and the number of current sources can be substantially reduced to about half. In the current mode correlator, since the current in which power consumption constantly flows is dominant, the fact that the number of constant current sources can be reduced to about half means that the current value can be greatly reduced. Further, the N-chip current delay circuit Ndelay of the partial correlation output current delay circuit block unit 103kIf the current cut is applied, the power consumption of the partial correlation output current delay circuit block unit 103 can be further reduced, so that the power consumption of the entire circuit can be further reduced.
[0227]
This circuit increases because the 1-input M-output current distribution circuit 150 must be provided, but the circuit scale is very small. Thus, a spread code composed of a combination of short-cycle spread codes is used. On the other hand, if the circuit configuration shown in FIG. 30 is adopted, the circuit scale can be greatly reduced and the power consumption can be suppressed.
[0228]
FIG. 31 is a diagram showing a modification of the partial correlation output current delay circuit block unit 103 shown in FIG. In FIG. 30, the current adding circuit iaddkIs input to the partial correlation output current delay circuit block unit 103. Since the configuration of the 1-input multiple-output current delay circuit block unit and the configuration of the partial correlation current output unit are the same as those shown in FIG. 30, detailed description thereof is omitted.
[0229]
In FIG. 31, the partial correlation output current delay circuit block unit 103 includes a 1-input 2-output current distribution circuit B20.kAnd N-chip current delay circuit NdelaykAnd a partial correlation output code processing circuit 151, a 1-input 2-output current distribution circuit B20kAnd N-chip current delay circuit NdelaykAnd are connected alternately. Current adding circuit iaddkOutput is 1-input 2-output current distribution circuit B201Has been entered.
[0230]
1-input 2-output current distribution circuit B20kOutputs the partial correlation current input to the input terminal from each output terminal, and the current output from one of the output terminals is the N-chip current delay circuit Ndelay in the next stage.kThe current output from the other output terminal is input to the input terminal P (k) a of the partial correlation output code processing circuit 151. The partial correlation output code processing circuit 151 performs the correlation current code processing in the same manner as that of the configuration shown in FIG. 30 according to the code (+ or −) of the short-cycle spread code. When the sign is “+”, the input terminal P (k) a and the output terminal P (k) b are connected via the wiring only, and when the sign is “−”, the input terminal is connected via the current inverter. P (k) a and its output terminal P (k) b are connected. The partial correlation currents output from the output terminals P (k) b are added via a wire addition or current addition circuit 153 to perform correlation processing, and this correlation current signal is input to the current / voltage conversion means 108. The
[0231]
The modification shown in FIG. 31 can be used only when the number of types of spreading codes is one. In the circuit configuration shown in FIG. 30, a 1-input M-output current distribution circuit is required, but in the case of the circuit configuration shown in FIG. 31, M-1 1-input 2-output current distribution circuits are required.
[0232]
However, since one circuit block can be made smaller, an error in the current signal due to an increase in the number of distributions can be suppressed as compared with the circuit configuration shown in FIG. The circuit scale and the number of current sources are substantially the same as those shown in FIG.
[0233]
【The invention's effect】
As described above, the present invention simplifies the circuit configuration as a whole, so that it is possible to improve the correlation detection accuracy while simultaneously reducing the accumulation of current transfer errors and reducing power consumption. There is an effect that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a code division multiplexing communication apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining generation of transmission radio waves.
FIG. 3 is a timing chart for explaining a relationship between a voltage signal based on a received radio wave and a correlation current signal.
4 is a block diagram showing an internal configuration of the correlator shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the current / voltage conversion means shown in FIG. 4;
6 shows a basic configuration of the one-input multiple-output current delay flip-flop shown in FIG. 4, (a) is a detailed circuit diagram thereof, and (b) is a timing chart thereof.
7 is a timing chart for explaining the order of current signal samples of the one-input multiple-output current delay flip-flop shown in FIG. 6; FIG.
8 is a diagram showing an example of a switch connection state of the partial correlation current output means shown in FIG.
FIG. 9 is a detailed circuit diagram showing an example of the pair switch shown in FIG. 4;
10 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the current adding circuit shown in FIG. 4;
11 is a block diagram showing an internal configuration of the N-chip current delay circuit shown in FIG. 4. FIG.
12 is a time chart showing a timing clock applied to the control switch of the N-chip current delay circuit shown in FIG. 11. FIG.
13 is a detailed circuit diagram of the N-chip current delay circuit shown in FIG.
14 is a diagram showing an example of a configuration of a current / voltage conversion unit shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 15 is a diagram for explaining the principle of correlation processing according to the present invention. FIG. 15A shows a case where L current delay flip-flops are arranged in series as in the past, and correlation processing is performed. ) Shows a case where the current delay flip-flops are equally divided into M and arranged in units of N to perform partial correlation processing.
16A and 16B are diagrams for explaining the details of the circuit configuration of the current source shown in FIG. 6A, in which FIG. 16A represents the current source with an equivalent symbol, and FIG. The case where it comprises with a MOS transistor is shown.
FIG. 17 is a detailed circuit diagram showing another embodiment of the invention of a one-input multiple-output current delay flip-flop.
FIGS. 18A and 18B are diagrams for explaining operating characteristics of a MOS transistor, in which FIG. 18A representatively shows an n-channel MOS transistor, FIG. 18B shows its operating characteristics, and FIG. 18C shows a p-channel MOS transistor; Is representatively shown, and (2) shows its operating characteristics.
19 is an explanatory diagram of a cascode MOS transistor in which two n-channel MOS transistors are combined. FIG. 19A shows the cascode MOS transistor, and FIG. 19B shows improved operating characteristics.
FIG. 20 is an explanatory diagram of a cascode MOS transistor in which two p-channel MOS transistors are combined. FIG. 20A shows the cascode MOS transistor, and FIG. 20B shows improved operating characteristics.
21 is a circuit diagram when the cascode MOS transistor shown in FIG. 20 is used for the current source shown in FIG. 17 and the cascode MOS transistor shown in FIG. 19 is used for the n-channel MOS transistor shown in FIG.
FIG. 22 shows an example of an n-channel equivalent MOSFET, (A) shows the circuit configuration of the n-channel equivalent MOSFET, and (B) shows improved operating characteristics.
FIG. 23 shows an example of a p-channel equivalent MOSFET, (A) shows the circuit configuration of the p-channel equivalent MOSFET, shows an example of the circuit configuration, and (B) shows improved operating characteristics.
24 is a circuit diagram in the case of applying a regulated cascade circuit to the N-chip current delay circuit shown in FIG.
FIG. 25 is a timing chart for explaining a case where current cut is performed on the one-input multiple-output current delay flip-flop shown in FIG. 6;
26 is a timing chart for explaining a case where current cut is performed in the N-chip current delay circuit shown in FIG. 13; FIG.
27 is an explanatory diagram for improving current transfer error due to the presence of the memory control switch shown in FIG. 17, and FIG. 27A is a detailed circuit diagram of the memory control switch shown in FIG. FIG. 18 is a detailed circuit diagram in which dummy MOS transistors are provided in the memory control switch shown in FIG. 17 to improve the operation characteristics of the memory control switch.
28 is a detailed circuit diagram of a 1-input multiple-output current delay flip-flop when the memory control switch shown in FIG. 27B is applied to the memory control switch shown in FIG.
FIG. 29 is a diagram showing a circuit configuration capable of outputting a current value that is a real number multiple of the input current signal by changing the gate width of the memory MOS transistor of the one-input multiple-output current delay flip-flop shown in FIG. 17; It is.
FIG. 30 is a block diagram illustrating an example of a correlator using a short-cycle spreading code.
31 is a diagram showing a modification of the partial correlation output current delay circuit block unit 103 shown in FIG. 30;
[Explanation of symbols]
7 ... Correlator
100: Voltage / current conversion means
101... 1 input multiple output current delay circuit block unit
103 ... Partial correlation output current delay circuit block unit
105k... Partial correlation current output means

Claims (25)

チップ情報の配列からなる拡散データを情報信号に乗算して生成された送信電波を受信して電圧信号を出力する受信手段と、
前記電圧信号を電流信号に変換する電圧・電流変換手段と、
チップ情報の配列個数Lを整数Mで除算して得られたNと同数個の電流遅延フリップフロップと各電流遅延フリップフロップに保持されている電流信号を1チップ時間毎に次段の電流遅延フリップフロップへ転送すると同時にNチップ時間の間に到来して前記各電流遅延フリップフロップに時系列的に保持されていた電流信号を並列的に出力するM個の電流信号出力端子とを有する1入力多出力電流遅延回路ブロック部と、
前記各電流遅延フリップフロップからの電流信号が並列的に入力されかつ前記拡散データに対応する参照データに基づいて部分的に相関電流が得られるように電流接続経路を切り替えると共に、前記各電流遅延フリップフロップから出力された電流信号を加算して部分相関電流を出力するM個の部分相関電流出力手段と、
相関電流信号を得るために前記各部分相関電流出力手段から出力されかつNチップ時間ずつ時系列的に遅延されたM個の部分相関出力電流を1チップ時間毎に加算する部分相関出力電流遅延回路ブロック部と、
前記相関電流信号が入力されて該相関電流信号に基づき元の情報信号を復調する復調器とを備えていることを特徴とする符号分割多重通信装置。
Receiving means for receiving a transmission radio wave generated by multiplying an information signal by spread data composed of an array of chip information and outputting a voltage signal;
Voltage / current converting means for converting the voltage signal into a current signal;
Current delay flip-flops of the same number as N obtained by dividing the number L of array of chip information by the integer M, and the current signal held in each current delay flip-flop are current delay flip-flops of the next stage every one chip time. And M current signal output terminals that output current signals held in time series in each of the current delay flip-flops in parallel at the same time as N. An output current delay circuit block unit;
The current connection path is switched so that the current signal from each of the current delay flip-flops is inputted in parallel and the correlation current is partially obtained based on the reference data corresponding to the spread data, and each of the current delay flip-flops M partial correlation current output means for adding the current signals output from the outputs and outputting the partial correlation current;
A partial correlation output current delay circuit for adding M partial correlation output currents output from the partial correlation current output means and delayed in time series by N chip times for each chip time in order to obtain a correlation current signal A block part;
A code division multiplex communication apparatus comprising: a demodulator that receives the correlation current signal and demodulates an original information signal based on the correlation current signal.
前記電圧・電流変換手段は、前記電圧信号がプラスのときマイナスの電流信号が出力されかつ前記電圧信号がマイナスのときプラスの電流信号が出力されるように、差動アンプリファイア回路と電圧フォロワー回路とが接続された回路から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  The voltage / current conversion means includes a differential amplifier circuit and a voltage follower circuit so that a negative current signal is output when the voltage signal is positive and a positive current signal is output when the voltage signal is negative. The code division multiple communication apparatus according to claim 1, comprising: a circuit connected to each other. 前記部分相関電流出力手段は、前記電流信号出力端子に接続されて前記参照データに基づいて接続状態が変更されるスイッチ列と、該スイッチ列の接続状態に基づいて前記各電流信号出力端子から出力された電流信号を加算して前記部分相関電流を出力する電流加算手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  The partial correlation current output means is connected to the current signal output terminal and the connection state is changed based on the reference data, and output from each current signal output terminal based on the connection state of the switch row 2. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 1, further comprising current adding means for adding the current signals to output the partial correlation current. 前記各電流遅延フリップフロップは、第1データ保持部と第2データ保持部とを有し、第1のクロック信号と該第1のクロック信号と逆位相の第2のクロック信号とによって制御され、前記第1のクロック信号の立ち上がりで前記第1データ保持部によって電流信号をサンプリングし、かつ、前記第1のクロック信号の立ち下がりで電流信号を前記第1データ保持部に保持し、前記第2のクロック信号の立ち上がりで電流信号を前記第2データ保持部に転送し、前記第2のクロック信号の立ち下がりで前記第2データ保持部に該電流信号を保持すると同時にサンプルされた電流信号を次段の電流遅延フリップフロップに転送すると共に、前記第2のデータ保持部から次段の電流遅延フリップフロップに出力される電流信号と同じ電流信号を前記M個のスイッチ列に向けて出力することを特徴とする請求項3に記載の符号分割多重通信装置。  Each of the current delay flip-flops has a first data holding unit and a second data holding unit, and is controlled by a first clock signal and a second clock signal having a phase opposite to that of the first clock signal, The current signal is sampled by the first data holding unit at the rising edge of the first clock signal, and the current signal is held in the first data holding unit at the falling edge of the first clock signal. The current signal is transferred to the second data holding unit at the rising edge of the clock signal, the current signal is held in the second data holding unit at the falling edge of the second clock signal, and the sampled current signal is subsequently transferred. And transferring the same current signal as the current signal output from the second data holding unit to the next current delay flip-flop. Code division multiple access communication system according to claim 3, characterized in that the output to the M switches column. 前記電流遅延フリップフロップが電流源とメモリMOSトランジスタとからなるカレントミラー回路を有することを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  2. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 1, wherein the current delay flip-flop includes a current mirror circuit including a current source and a memory MOS transistor. 前記メモリMOSトランジスタが1個であることを特徴とする請求項5に記載の符号分割多重通信装置。  6. The code division multiple communication apparatus according to claim 5, wherein the number of the memory MOS transistors is one. 前記メモリMOSトランジスタがnチャネルMOSトランジスタから構成されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の符号分割多重通信装置。  7. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 5, wherein the memory MOS transistor is an n-channel MOS transistor. 前記電流源がpチャネルMOSトランジスタから構成されていることを特徴とする請求項5に記載の符号分割多重通信装置。  6. The code division multiple communication apparatus according to claim 5, wherein the current source is composed of a p-channel MOS transistor. 前記nチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するために2個のnチャネルMOSトランジスタを直列に接続することによって構成されていることを特徴とする請求項7に記載の符号分割多重通信装置。  8. The code division multiple communication apparatus according to claim 7, wherein the n-channel MOS transistor is configured by connecting two n-channel MOS transistors in series in order to improve saturation characteristics. 前記nチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するためにnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとを組み合わせた等価MOSFETから構成されていることを特徴とする請求項7に記載の符号分割多重通信装置。  8. The code division multiple communication apparatus according to claim 7, wherein the n-channel MOS transistor is composed of an equivalent MOSFET in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are combined in order to improve saturation characteristics. 前記等価MOSFETには、前記nチャネルMOSFETが3個用いられ、前記pチャネルMOSFETが1個用いられ、全体としてnチャネルMOSFETとして動作することを特徴とする請求項10に記載の符号分割多重通信装置。  The code division multiple communication apparatus according to claim 10, wherein the equivalent MOSFET includes three n-channel MOSFETs and one p-channel MOSFET, and operates as an n-channel MOSFET as a whole. . 前記pチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するために2個のpチャネルMOSトランジスタを直列に接続することによって構成されていることを特徴とする請求項8に記載の符号分割多重通信装置。  9. The code division multiple communication apparatus according to claim 8, wherein the p-channel MOS transistor is configured by connecting two p-channel MOS transistors in series in order to improve saturation characteristics. 前記pチャネルMOSトランジスタが飽和特性を改善するためにnチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETとを組み合わせた等価MOSFETから構成されていることを特徴とする請求項8に記載の符号分割多重通信装置。  9. The code division multiple communication apparatus according to claim 8, wherein the p-channel MOS transistor is composed of an equivalent MOSFET in which an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET are combined in order to improve saturation characteristics. 前記等価MOSFETには、前記pチャネルMOSFETが3個用いられ、前記nチャネルMOSFETが1個用いられ、全体としてpチャネルMOSFETとして動作することを特徴とする請求項13に記載の符号分割多重通信装置。  14. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 13, wherein the equivalent MOSFET includes three p-channel MOSFETs and one n-channel MOSFET, and operates as a p-channel MOSFET as a whole. . 前記各電流遅延フリップフロップが入力された電流信号に対して実数倍の電流信号を前記電流信号出力端子から出力することを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  2. The code division multiple communication apparatus according to claim 1, wherein a current signal that is a real number multiple of the current signal input to each of the current delay flip-flops is output from the current signal output terminal. 前記M個のスイッチ列はN個のペアスイッチを有し、前記参照データを各ペアスイッチに割り付けて、電流経路を切り替えることによって部分相関電流を得ることを特徴とする請求項3に記載の符号分割多重通信装置。  4. The code according to claim 3, wherein the M switch rows include N pair switches, and the partial correlation current is obtained by assigning the reference data to each pair switch and switching a current path. 5. Division multiplexing communication device. 前記Nチップ時間の間に到来して前記各電流遅延フリップフロップに保持されていた電流信号に基づく部分相関電流をNチップ時間ずつ遅延させて順次時系列的に加算することによって相関電流信号を得ることを特徴とする請求項16に記載の符号分割多重通信装置。  A correlation current signal is obtained by delaying the partial correlation current based on the current signal which has arrived during the N chip time and held in the current delay flip-flops by N chip time and sequentially adding them in time series. The code division multiple communication apparatus according to claim 16. 前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部は、N+1個の電流遅延素子を有し、各チップ時間毎にNチップ時間遅延された部分相関電流信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  2. The partial correlation output current delay circuit block unit includes N + 1 current delay elements, and outputs a partial correlation current signal delayed by N chip time every chip time. Code division multiplex communication device. 前記電流遅延素子が1個のメモリMOSトランジスタと1個の電流源とからなることを特徴とする請求項18に記載の符号分割多重通信装置。  19. The code division multiplex communication apparatus according to claim 18, wherein the current delay element includes one memory MOS transistor and one current source. 前記電流遅延素子がカスコードMOSトランジスタ回路又はレギョレーテッィドカスケード回路からなることを特徴とする請求項18に記載の符号分割多重通信装置。  19. The code division multiple communication apparatus according to claim 18, wherein the current delay element comprises a cascode MOS transistor circuit or a regulated cascade circuit. 前記各電流遅延フリップフロップは、その電流源に電流信号のサンプリングとその電流信号出力とに要する時間の間のみ定常電流を流し、その他の時間の間、定常電流がカットされることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  Each of the current delay flip-flops flows a steady current through the current source only during a time required for sampling the current signal and outputting the current signal, and the steady current is cut during the other time. The code division multiple communication apparatus according to claim 1. 前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部の電流源は、部分相関電流のサンプリングとその出力との時間の間のみ定常電流を流し、その他の時間の間、定常電流がカットされることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  The current source of the partial correlation output current delay circuit block unit supplies a steady current only during a time between sampling of the partial correlation current and its output, and the steady current is cut during the other time. The code division multiple communication apparatus according to claim 1. 前記部分相関出力電流遅延回路ブロック部と前記復調器との間に、前記相関電流信号を電圧信号に変換する電流・電圧変換手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  2. The code according to claim 1, wherein current-voltage conversion means for converting the correlation current signal into a voltage signal is provided between the partial correlation output current delay circuit block unit and the demodulator. Division multiplexing communication device. 前記電流・電圧変換手段は、前記相関電流信号が入力されると共にバイアス電圧が印加されて電流信号変換電圧分とバイアス電圧との和の電圧信号を出力する第1差動増幅回路と、前記和の電圧信号が入力されると共に前記バイアス電圧と同じ値のバイアス電圧が印加されかつ前記和の電圧信号から前記バイアス電圧を除去して前記相関電流信号に対応する電圧信号を出力する第2差動増幅回路とから構成されていることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。The current / voltage conversion means includes a first differential amplifier circuit that receives the correlation current signal and is applied with a bias voltage to output a voltage signal of the sum of the current signal conversion voltage and the bias voltage; And a bias voltage having the same value as the bias voltage is applied, and the bias voltage is removed from the sum voltage signal and a voltage signal corresponding to the correlation current signal is output. 2. The code division multiplex communication apparatus according to claim 1 , comprising an amplifier circuit. 前記拡散符号が1種類以上の短周期の拡散符号であり、該1種類以上の短周期の拡散符号を繰り返し用いて又は組み合わせて用いて、情報の1単位を構成するチップ情報の配列個数がL個の拡散データが形成され、前記部分相関電流出力手段の個数は前記短周期の拡散符号の種類の数に等しいことを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信装置。  The spread code is one or more types of short-cycle spread codes, and the number of chip information arrays constituting one unit of information is L by using the one or more types of short-cycle spread codes repeatedly or in combination. 2. The code division multiplexing communication apparatus according to claim 1, wherein the spread data is formed, and the number of the partial correlation current output units is equal to the number of types of the short-cycle spread codes.
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