JP4994865B2 - Wireless receiver - Google Patents
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Description
本発明は、所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を、当該周期と同期したタイミングで受信する無線受信装置に関する。 The present invention relates to a radio reception apparatus that receives a radio signal having a pulsed signal at a predetermined cycle at a timing synchronized with the cycle.
近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定の周期タイミングに同期したパルス信号からなるパルス信号列を用いて超広帯域な通信を行うウルトラワイドバンド(UWB:Ultra Wide Band)通信方式が注目されている。UWB通信の一態様として、搬送波を用いず、例えばパルス幅が1nsec(ナノ秒)以下等の極めて短いパルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, as one of high-speed wireless transmission methods, attention has been paid to an ultra wide band (UWB) communication method that performs ultra-wideband communication using a pulse signal sequence composed of pulse signals synchronized with a predetermined cycle timing. Yes. As one aspect of UWB communication, there is known one in which communication is performed using a pulse signal sequence including an extremely short pulse signal such as a pulse width of 1 nsec (nanoseconds) or less without using a carrier wave (for example, Patent Documents). 1).
また、無線信号の受信強度を検出し、受信強度が所定の判定レベルを超えるか否かによって、無線信号とノイズとを判別してノイズを受信しないようにした無線装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、上述の特許文献2に記載の無線装置のように、無線信号の受信強度を検出して受信強度が所定の判定レベルを超えるか否かによって無線信号とノイズとを判別し、ノイズを受信しないようにする技術を上述のUWB受信装置に適用することにより、ノイズの影響を低減することが考えられる。しかし、UWB通信は、搬送波を用いず、例えばパルス幅が1nsec以下等の極めて短いパルス信号を用いるために、他の無線通信方式と比較して送信電力スペクトル密度が非常に低く、ノイズの信号レベルと無線信号パルスの信号レベルとの差異が小さく、無線信号とノイズとを判別することができる判定レベルの設定が困難であるという不都合があった。
By the way, as in the wireless device described in
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、無線信号とノイズとの判別精度を向上し、通信の信頼性を向上させることができる無線受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a radio receiving apparatus that can improve the discrimination accuracy between radio signals and noise and improve the reliability of communication. To do.
本発明に係る無線受信装置は、所定の周期でパルスが配置されると共に所定のデータを収容する無線信号を信号として受信する受信部と、前記受信部で受信された信号を増幅する増幅部と、前記増幅部により増幅された信号を、前記周期における一部の期間であるウィンドウ期間毎に積分する積分部と、前記積分部により得られた積分値が、所定の判定範囲から外れた回数を計数する計数部と、前記受信部により前記無線信号が受信されていない状態で、前記計数部によって、予め設定された判定期間内における前記回数を計数させ、前記計数部の計数値が予め設定された設定回数範囲の上限を超える場合、前記判定範囲の上限値を増大させると共に前記判定範囲の下限値を減少させ、前記計数部の計数値が前記設定回数範囲の下限を下回る場合、前記判定範囲の上限値を減少させると共に前記判定範囲の下限値を増大させることにより、当該計数部の計数値が前記設定回数範囲内となるように、前記判定範囲を設定する判定範囲設定部と、前記受信部で受信された信号における前記パルスのタイミングと前記ウィンドウ期間のタイミングとを同期させる同期部と、前記パルスのタイミングと同期したウィンドウ期間である同期ウィンドウ期間において、前記積分部により得られた積分値が前記判定範囲の上限を超えた場合、前記受信部で受信された信号が前記無線信号であると判定する判定部と、前記判定部により前記受信部で受信された信号が前記無線信号であると判定された場合に、前記受信部により受信された無線信号の復調を開始する復調部とを備える。 A radio receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives a radio signal containing predetermined data and has pulses arranged at a predetermined period, and an amplifying unit that amplifies the signal received by the receiving unit. An integration unit that integrates the signal amplified by the amplification unit for each window period that is a part of the period, and the number of times that the integration value obtained by the integration unit is out of a predetermined determination range. In the state where the wireless signal is not received by the counting unit for counting and the receiving unit, the counting unit counts the number of times within a preset determination period, and the count value of the counting unit is preset. When the upper limit of the set number range is exceeded, the upper limit value of the determination range is increased and the lower limit value of the determination range is decreased, and the count value of the counting unit falls below the lower limit of the set number range A determination range setting for setting the determination range so that the count value of the counting unit falls within the set number of times by decreasing the upper limit value of the determination range and increasing the lower limit value of the determination range. A synchronization unit that synchronizes the timing of the pulse and the timing of the window period in the signal received by the reception unit, and a synchronization window period that is a window period synchronized with the timing of the pulse, by the integration unit When the obtained integral value exceeds the upper limit of the determination range, a determination unit that determines that the signal received by the reception unit is the radio signal, and a signal that is received by the reception unit by the determination unit is And a demodulator that starts demodulation of the radio signal received by the receiver when the radio signal is determined to be the radio signal.
この構成によれば、増幅部によって、受信部で受信された信号が増幅され、増幅部により増幅された信号が、積分部によりパルスが配置される周期における一部の期間であるウィンドウ期間毎に積分される。また、受信部により無線信号が受信されていない状態で、計数部によって、予め設定された判定期間内において、積分部により得られた積分値が所定の判定範囲から外れた回数が、計数される。ここで、一般に、受信部で受信される信号にはノイズが含まれることがあり、受信部で受信されるノイズの振幅が大きいほど、積分部により得られる積分値が所定の判定範囲から外れる回数が増大する。従って、計数部の計数値が設定回数範囲の上限を超える場合、ノイズの振幅が大きく、無線信号と判別することが困難な状態であると考えられる。このような場合、判定範囲設定部によって、判定範囲の上限値が増大されると共に判定範囲の下限値が減少され、当該計数部の計数値が設定回数範囲内となるように判定範囲が設定されることにより、判定範囲の上限値が増大されるので、判定部によって、ノイズと判定される積分値の上限が増大される結果、ノイズと無線信号とを判別する精度が向上する。また、ノイズは、大部分の環境においてある程度は存在しているから、計数部の計数値が設定回数範囲の下限を下回る場合、判定範囲の幅が広すぎて計数部でノイズが計数できなくなっていると考えられる。そこで、計数部の計数値が設定回数範囲の下限を下回る場合、判定範囲の上限値が減少されると共に判定範囲の下限値が増大されることにより、当該計数部の計数値が設定回数範囲内となるように、判定範囲が狭められる。このようにして、判定範囲がノイズのレベルに応じて設定され、判定範囲の上限値に基づきノイズと無線信号とが判別されるので、ノイズと無線信号との判別精度が向上する。そして、このようにして判定部により、受信部で受信された信号が無線信号であると判定された場合に、復調部によって、受信部により受信された無線信号の復調が開始されるので、無線信号とノイズとの判別精度を向上し、通信の信頼性を向上させることができる。 According to this configuration, the signal received by the receiving unit is amplified by the amplifying unit, and the signal amplified by the amplifying unit is set for each window period, which is a part of the period in which pulses are arranged by the integrating unit. Integrated. In addition, the number of times the integrated value obtained by the integrating unit deviates from the predetermined determination range is counted by the counting unit within a preset determination period in a state where no wireless signal is received by the receiving unit. . Here, generally, the signal received by the receiving unit may contain noise, and the larger the amplitude of the noise received by the receiving unit, the more times the integrated value obtained by the integrating unit deviates from the predetermined determination range. Will increase. Therefore, when the count value of the counter exceeds the upper limit of the set number of times, it is considered that the noise amplitude is large and it is difficult to discriminate the radio signal. In such a case, the determination range setting unit sets the determination range so that the upper limit value of the determination range is increased and the lower limit value of the determination range is decreased, and the count value of the counting unit falls within the set number of times range. As a result, the upper limit value of the determination range is increased. As a result, the determination unit increases the upper limit of the integral value determined as noise, thereby improving the accuracy of determining noise and radio signals. In addition, since noise exists to some extent in most environments, if the count value of the counter is below the lower limit of the set number of times, the determination range is too wide to be counted by the counter. It is thought that there is. Therefore, when the count value of the counting unit falls below the lower limit of the set number range, the upper limit value of the determination range is decreased and the lower limit value of the determination range is increased, so that the count value of the counting unit is within the set number range. Thus, the determination range is narrowed. In this way, the determination range is set according to the noise level, and the noise and the radio signal are discriminated based on the upper limit value of the determination range, so that the discrimination accuracy between the noise and the radio signal is improved. In this way, when the determination unit determines that the signal received by the reception unit is a radio signal, the demodulation unit starts demodulation of the radio signal received by the reception unit. It is possible to improve discrimination accuracy between signals and noise and improve communication reliability.
また、前記受信部により前記無線信号が受信されていない状態における所定期間内において前記積分部により得られる積分値の平均値が、前記判定範囲内となるように、前記積分部の出力レベルを調節する積分オフセット初期調節部をさらに備えることが好ましい。 Further, the output level of the integration unit is adjusted so that the average value of the integration values obtained by the integration unit is within the determination range within a predetermined period when the wireless signal is not received by the reception unit. It is preferable to further include an integral offset initial adjustment unit for performing the above.
この構成によれば、無線信号が受信されていない状態における積分部の出力レベルであるいわゆる積分部のオフセットが、積分オフセット初期調節部によって前記判定範囲内となるように調節されるので、積分部のオフセットによって積分部の出力レベルが過大となって、積分部の後段に設けられた回路が正常に動作しなくなるおそれが低減される。 According to this configuration, the so-called integration unit offset, which is the output level of the integration unit when no radio signal is received, is adjusted by the integration offset initial adjustment unit to be within the determination range. As a result of the offset, the output level of the integration unit becomes excessive, and the possibility that the circuit provided at the subsequent stage of the integration unit will not operate normally is reduced.
また、前記受信部により前記無線信号が受信されていない状態における所定期間内において、前記積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差を、前記判定範囲の上限と下限との差に近づけるように、、前記増幅部の増幅率を調節する増幅率初期調整部をさらに備えることが好ましい。 Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the integral value obtained by the integration unit within a predetermined period in a state where the wireless signal is not received by the reception unit is calculated as an upper limit and a lower limit of the determination range. It is preferable to further include an amplification factor initial adjustment unit that adjusts the amplification factor of the amplification unit so as to approach the difference.
この構成によれば、受信部により前記無線信号が受信されていない状態における所定期間内において、増幅率初期調整部によって、積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差が、判定範囲の上限と下限との差と近づくように、増幅部の増幅率が調節されるので、増幅部の増幅率が過大であるために積分値が判定範囲から外れたり、増幅部の増幅率が過小であるために積分値が判定範囲から外れなくなったりするおそれが低減される。 According to this configuration, the difference between the maximum value and the minimum value of the integration value obtained by the integration unit by the amplification factor initial adjustment unit within a predetermined period when the wireless signal is not received by the reception unit, Since the amplification factor of the amplification unit is adjusted so as to approach the difference between the upper limit and the lower limit of the determination range, the amplification value of the amplification unit is excessive, so that the integrated value is out of the determination range or the amplification factor of the amplification unit. The possibility that the integrated value does not deviate from the determination range due to being too small is reduced.
また、複数の前記同期ウィンドウ期間において前記積分部により得られた積分値が、予め設定された期間内において前記判定範囲の上限を超えた上限回数と前記判定範囲の下限を下回った下限回数とを計数する上下限計数部と、前記上下限計数部によって計数された前記上限回数と下限回数との差が予め設定された動作中判定閾値を超えた場合であって、当該上限回数が当該下限回数より大きい場合には積分部の出力レベルを低下させ、当該下限回数が当該上限回数より大きい場合には積分部の出力レベルを上昇させる積分オフセット調節部をさらに備えることが好ましい。 Further, the integral value obtained by the integration unit in a plurality of the synchronization window periods is an upper limit number of times exceeding an upper limit of the determination range within a preset period and a lower limit number of times less than the lower limit of the determination range. The difference between the upper / lower limit counting unit to be counted and the upper limit count and the lower limit count counted by the upper / lower limit count unit exceeds a preset operating determination threshold, and the upper limit count is the lower limit count. It is preferable to further include an integration offset adjusting unit that lowers the output level of the integrating unit when larger, and increases the output level of the integrating unit when the lower limit number is larger than the upper limit number.
この構成によれば、上下限計数部によって、複数の同期ウィンドウ期間において積分部により得られた積分値が、予め設定された期間内において判定範囲の上限を超えた上限回数と判定範囲の下限を下回った下限回数とがそれぞれ計数される。この場合、積分部のオフセット電圧が上昇すると、上限回数が増加すると共に下限回数が減少し、積分部のオフセット電圧が低下すると、上限回数が減少すると共に下限回数が増加する関係があるから、上限回数と下限回数との差が予め設定された動作中判定閾値を超えることは、積分部のオフセット電圧が変動したことを意味する。従って、上限回数と下限回数との差が予め設定された動作中判定閾値を超えた場合に、積分オフセット調節部によって、当該上限回数が当該下限回数より大きい場合、積分部の出力レベルが低下され、当該下限回数が当該上限回数より大きい場合、積分部の出力レベルが上昇されることにより、受信部により無線信号が受信されている状態においても、積分部のオフセット電圧を調節することができる。 According to this configuration, the upper / lower limit counting unit sets the upper limit number of times that the integration value obtained by the integration unit in a plurality of synchronization window periods exceeds the upper limit of the determination range within the preset period and the lower limit of the determination range. The lower limit number below is counted. In this case, when the offset voltage of the integration unit increases, the upper limit number increases and the lower limit number decreases, and when the integration unit offset voltage decreases, the upper limit number decreases and the lower limit number increases. If the difference between the number of times and the lower limit number exceeds a preset threshold value during operation, it means that the offset voltage of the integration unit has fluctuated. Therefore, when the difference between the upper limit count and the lower limit count exceeds a preset threshold value during operation, if the upper limit count is greater than the lower limit count, the integration offset adjuster reduces the output level of the integration section. When the lower limit number is larger than the upper limit number, the output level of the integration unit is increased, so that the offset voltage of the integration unit can be adjusted even when a radio signal is received by the reception unit.
また、前記計数部によって前記判定期間内における前記回数を計数させ、当該計数部の計数値が前記設定回数範囲の上限値を超える状態が、前記無線信号の通信フレーム長より長いノイズ判定時間を超えて継続した場合、前記増幅部の増幅率を低下させる増幅率調整部をさらに備えることが好ましい。 In addition, the state where the counting unit counts the number of times within the determination period and the count value of the counting unit exceeds the upper limit value of the set number of times exceeds a noise determination time longer than the communication frame length of the wireless signal. It is preferable to further include an amplification factor adjustment unit that lowers the amplification factor of the amplification unit.
この構成によれば、計数部の計数値が設定回数範囲の上限値を超える状態が、無線信号の通信フレーム長より長いノイズ判定時間を超えて継続した場合、すなわち受信部によってノイズが受信されており、かつ増幅部の増幅率が過大であると考えられる場合において、増幅率調整部によって増幅部の増幅率が低下されるので、受信部により無線信号が受信されていない状態に限らず、ノイズが受信されていると考えられる状態を検出し、増幅部の増幅率を調節することができる。 According to this configuration, when the state in which the count value of the counting unit exceeds the upper limit value of the set number of times range continues for a noise determination time longer than the communication frame length of the radio signal, that is, noise is received by the receiving unit. In the case where the amplification factor of the amplification unit is considered to be excessive, the amplification factor of the amplification unit is reduced by the amplification factor adjustment unit. Can be detected, and the amplification factor of the amplifier can be adjusted.
また、前記増幅率調整部は、さらに、前記計数部によって計数させた前記計数値が、前記設定回数範囲の下限値を下回る状態が、前記ノイズ判定時間を超えて継続した場合、前記増幅部の増幅率を増大させることが好ましい。 In addition, the amplification factor adjustment unit further, when the state in which the count value counted by the counting unit is below the lower limit value of the set number of times exceeds the noise determination time, It is preferable to increase the amplification factor.
この構成によれば、計数部の計数値が設定回数範囲の下限値を下回る状態が、無線信号の通信フレーム長より長いノイズ判定時間を超えて継続した場合、すなわち受信部によってノイズが受信されており、かつ増幅部の増幅率が過小であると考えられる場合において、増幅率調整部によって増幅部の増幅率が増大されるので、受信部により無線信号が受信されていない状態に限らず、ノイズが受信されていると考えられる状態を検出し、増幅部の増幅率を調節することができる。 According to this configuration, when the state where the count value of the counting unit is below the lower limit value of the set number of times range continues for a noise determination time longer than the communication frame length of the radio signal, that is, noise is received by the receiving unit. And the amplification factor of the amplification unit is increased by the amplification factor adjustment unit when the amplification factor of the amplification unit is considered to be too low. Can be detected, and the amplification factor of the amplifier can be adjusted.
また、前記復調部は、前記同期ウィンドウ期間において前記積分部により得られた積分値を、1ビットのデータを示す単位期間、積算することにより得られた積算値が、予め設定された論理判定閾値を超えた場合に当該単位期間の前記無線信号は第1論理値を示し、当該論理判定閾値に満たない場合に当該単位期間の前記無線信号は第2論理値を示すものと判定することにより、前記無線信号の復調を行い、前記復調部により前記第1論理値を示すと判定された単位期間における前記積算値に、予め設定された比率を乗じた値を前記論理判定閾値として新たに設定する論理判定閾値設定部をさらに備えることが好ましい。 In addition, the demodulating unit is configured such that an integrated value obtained by integrating the integrated value obtained by the integrating unit in the synchronous window period for a unit period indicating 1-bit data is a preset logic determination threshold value. By determining that the radio signal of the unit period indicates a first logical value when exceeding the logical determination threshold, and that the radio signal of the unit period indicates a second logical value when the logical determination threshold is not satisfied, The radio signal is demodulated, and a value obtained by multiplying the integrated value in a unit period determined to indicate the first logical value by the demodulator by a preset ratio is newly set as the logical determination threshold value. It is preferable to further include a logic determination threshold setting unit.
この構成によれば、復調部によって、同期ウィンドウ期間において積分部により得られた積分値が、単位期間、積算されることにより得られた積算値が、予め設定された論理判定閾値を超えた場合に当該単位期間の前記無線信号は第1論理値を示し、当該論理判定閾値に満たない場合に当該単位期間の前記無線信号は第2論理値を示すものと判定されることで、無線信号が復調される。そして、論理判定閾値設定部によって、第1論理値を示す単位期間における積算値に、予め設定された比率を乗じた値が新たな論理判定閾値として設定されるので、受信部により受信された無線信号の強度に応じて当該無線信号の論理値を判定するための論理判定閾値が設定されるので、無線信号の復調精度が向上する。 According to this configuration, when the integration value obtained by integrating the integration value obtained by the integration unit during the synchronization window period by the demodulation unit during the unit period exceeds a preset logic determination threshold value. The wireless signal of the unit period indicates a first logical value, and if the wireless signal of the unit period does not satisfy the logical determination threshold, the wireless signal is determined to indicate a second logical value. Demodulated. Then, the value obtained by multiplying the integrated value in the unit period indicating the first logic value by the preset ratio is set as a new logic determination threshold by the logic determination threshold setting unit, so that the radio received by the receiver Since the logic determination threshold value for determining the logic value of the radio signal is set according to the signal strength, the demodulation accuracy of the radio signal is improved.
このような構成の無線受信装置は、増幅部によって、受信部で受信された信号が増幅され、増幅部により増幅された信号が、積分部によりパルスが配置される周期における一部の期間であるウィンドウ期間毎に積分される。また、受信部により無線信号が受信されていない状態で、計数部によって、予め設定された判定期間内において、積分部により得られた積分値が所定の判定範囲から外れた回数が、計数される。ここで、受信部で受信されるノイズの振幅が大きいほど、積分部により得られる積分値が所定の判定範囲から外れる回数が増大する。従って、計数部の計数値が設定回数範囲の上限を超える場合、ノイズの振幅が大きく、無線信号と判別することが困難な状態であると考えられる。このような場合、判定範囲設定部によって、判定範囲の上限値が増大されると共に判定範囲の下限値が減少され、当該計数部の計数値が設定回数範囲内となるように判定範囲が設定されることにより、判定範囲の上限値が増大されるので、判定部によって、ノイズと判定される積分値の上限が増大される結果、ノイズと無線信号とを判別する精度が向上する。また、ノイズは、大部分の環境においてある程度は存在しているから、計数部の計数値が設定回数範囲の下限を下回る場合、判定範囲の幅が広すぎて計数部でノイズが計数できなくなっていると考えられる。そこで、計数部の計数値が設定回数範囲の下限を下回る場合、判定範囲の上限値が減少されると共に判定範囲の下限値が増大されることにより、当該計数部の計数値が設定回数範囲内となるように、判定範囲が狭められる。このようにして、判定範囲がノイズのレベルに応じて設定され、判定範囲の上限値に基づきノイズと無線信号とが判別されるので、ノイズと無線信号との判別精度が向上する。そして、このようにして判定部により、受信部で受信された信号が無線信号であると判定された場合に、復調部によって、受信部により受信された無線信号の復調が開始されるので、無線信号とノイズとの判別精度を向上し、通信の信頼性を向上させることができる。 In the radio receiving apparatus having such a configuration, the signal received by the receiving unit is amplified by the amplifying unit, and the signal amplified by the amplifying unit is a partial period in the period in which the pulse is arranged by the integrating unit. It is integrated every window period. In addition, the number of times the integrated value obtained by the integrating unit deviates from the predetermined determination range is counted by the counting unit within a preset determination period in a state where no wireless signal is received by the receiving unit. . Here, the larger the amplitude of the noise received by the receiving unit, the greater the number of times that the integrated value obtained by the integrating unit deviates from the predetermined determination range. Therefore, when the count value of the counter exceeds the upper limit of the set number of times, it is considered that the noise amplitude is large and it is difficult to discriminate the radio signal. In such a case, the determination range setting unit sets the determination range so that the upper limit value of the determination range is increased and the lower limit value of the determination range is decreased, and the count value of the counting unit falls within the set number of times range. As a result, the upper limit value of the determination range is increased. As a result, the determination unit increases the upper limit of the integral value determined as noise, thereby improving the accuracy of determining noise and radio signals. In addition, since noise exists to some extent in most environments, if the count value of the counter is below the lower limit of the set number of times, the determination range is too wide to be counted by the counter. It is thought that there is. Therefore, when the count value of the counting unit falls below the lower limit of the set number range, the upper limit value of the determination range is decreased and the lower limit value of the determination range is increased, so that the count value of the counting unit is within the set number range. Thus, the determination range is narrowed. In this way, the determination range is set according to the noise level, and the noise and the radio signal are discriminated based on the upper limit value of the determination range, so that the discrimination accuracy between the noise and the radio signal is improved. In this way, when the determination unit determines that the signal received by the reception unit is a radio signal, the demodulation unit starts demodulation of the radio signal received by the reception unit. It is possible to improve discrimination accuracy between signals and noise and improve communication reliability.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1は、本発明の一実施形態に係る無線受信装置1の構成の一例を示すブロック図である。図2は、図1に示す無線受信装置1によって受信される無線信号の一例を示す説明図である。図2(a)は通信フレームF1の一例を示す図であり、図2(b)は図2(a)における符号Aの部分を拡大して示した図である。図2(a)に示すように、通信フレームF1は、パルス同期用の連続パルス列F11(同期用パルス列)と、ビット同期用パルス配列F12と、ユニークワードF13と、データ部F14とを備えている。また、図2(b)に示すように、短パルス信号Pは周期t1、例えば50nsec周期で配置されており、短パルス信号Pのパルス幅は例えば1nsecにされている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a
連続パルス列F11は、通信フレームF1と無線受信装置1における短パルス信号Pの受信タイミングとを同期させるためのパルス列で、例えば100μsec〜900μsec程度の期間、短パルス信号Pが50nsec周期で連続するようにされている。ビット同期用パルス配列F12は、ビット同期をとるためのパルス列で、予め設定された単位期間t0毎に、短パルス信号Pが無いパルス無区間B0と、短パルス信号Pが50nsec周期で連続するパルス有区間B1とが交互に配置されるようになっている。ユニークワードF13は、ビット同期用パルス配列F12とデータ部F14とを区別するためのパルス列である。
The continuous pulse train F11 is a pulse train for synchronizing the communication frame F1 and the reception timing of the short pulse signal P in the
データ部F14は、パルス無区間B0と、パルス有区間B1とによって、1ビットのデータの論理値を表すようにされており、例えばパルス無区間B0がビット「0」、パルス有区間B1がビット「1」を表すようにされている。 The data part F14 is configured to represent a logical value of 1-bit data by a pulse no-interval B0 and a pulse present interval B1, for example, the pulse no-interval B0 is bit “0” and the pulse present interval B1 is bit. It represents “1”.
図1に示す無線受信装置1は、アンテナ2(受信部)、アンプ3(増幅部)、フィルタ4、検波器5、積分ブロック6−1〜6−n、加算器7、信号処理部8、ゲート信号生成部9、及び位相制御部10を備える。
1 includes an antenna 2 (receiving unit), an amplifier 3 (amplifying unit), a filter 4, a detector 5, integration blocks 6-1 to 6-n, an
アンテナ2は、ウルトラワイドバンドの無線信号を受信する受信用アンテナである。アンプ3は、アンテナ2で受信された信号を増幅する増幅回路である。フィルタ4は、アンプ3の出力信号を濾波する帯域フィルタである。検波器5は、フィルタ4の出力信号を包絡線検波し、検波信号K1として積分ブロック6−1〜6−nへ出力する検波器である。アンテナ2、アンプ3、フィルタ4、及び検波器5によって、アンテナ2で受信された例えば3.2GHzの帯域の信号が包絡線検波されて、数百MHz、例えば500MHz程度に周波数変換され、パルス復調されるようになっている。
The
積分ブロック6−1〜6−nは、検波器5から出力された検波信号K1を、位相制御部10から出力されたゲート信号G1〜Gnで示されるウィンドウ期間について積分し、積分信号S1〜Snとして出力する積分回路61−1〜61−n(積分部)と、積分回路61−1〜61−nから出力された積分信号S1〜Snをデジタル値に変換し、積分値信号AD1〜ADnとして出力するAD変換器62−1〜62−nとを備えている。AD変換器62−1〜62−nは、例えば8bit、255段のAD変換器である。以下、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
The integration blocks 6-1 to 6-n integrate the detection signal K1 output from the detector 5 over the window periods indicated by the gate signals G1 to Gn output from the
なお、積分ブロック6は、複数設けられている例に限られず、一つであってもよい。この場合、加算器7を設けなくてもよい。
In addition, the
図3は、図1に示す積分回路61の構成の一例を示す回路図である。図3に示す積分回路61は、ゲート信号G1〜Gnが例えばハイレベルの間のみ、検波信号K1を積分する積分器611と、信号処理部8からデジタル信号で出力された積分オフセット調節信号Q1をアナログ電圧に変換するDA変換器612と、積分器611の出力電圧とDA変換器612の出力電圧とを加算して、積分信号S1〜SnとしてAD変換器62へ出力する加算器613とを備えている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the integrating
積分オフセット調節信号Q1は、正負の値を取り得るようにされており、DA変換器612の出力電圧も、正負の電圧値を取り得る。これにより、信号処理部8は、積分オフセット調節信号Q1の値を調節することで、積分回路61から出力される積分信号S1〜Snの電圧レベルを全体的に増大させたり、減少させたりすることができ、積分回路61に信号が入力されていない場合の積分回路61の出力電圧レベル、いわゆるオフセット電圧を適宜調節可能にされている。
The integral offset adjustment signal Q1 can take positive and negative values, and the output voltage of the
加算器7は、AD変換器62−1〜62−nから出力される積分値信号AD1〜ADn、すなわち積分回路61−1〜61−nの積分値を加算して加算値AD0として信号処理部8へ出力する加算回路である。ゲート信号生成部9は、例えば発振回路を備えて構成されており、ウルトラワイドバンド通信における無線信号パルスの周期と同一の周期で積分回路61−1〜61−nに積分動作をさせるべく、周期t1毎に積分期間、すなわちウィンドウ期間を示す基準ゲート信号Gを出力する回路部である。
The
位相制御部10は、ゲート信号生成部9から出力された基準ゲート信号Gと信号処理部8からの制御信号とに基づいて、基準ゲート信号Gの位相を、積分回路61−1〜61−nにそれぞれ積分動作をさせるタイミングを示すべく変化させ、ゲート信号G1〜Gnとして積分回路61−1〜61−nへそれぞれ出力する。これにより、積分ブロック6−1〜6−nによって、互いに異なるタイミングのウィンドウ期間において検波信号K1が積分されるようになっている。
The
信号処理部8は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成された制御回路であり、AD変換器62−1〜62−nから出力される積分値信号AD1〜ADnに基づいて、受信パルスとの同期タイミングを取得し、維持すると共に、加算器7の出力信号に基づいて受信信号からデータを復調し、データDoutとして外部へ出力する回路部である。
The
図4は、信号処理部8の構成の一例を示すブロック図である。図4に示す信号処理部8は、判定範囲設定部81、判定部82、同期部83、信号捕捉部84、ベースバンド復調部85(復調部)、積分オフセット初期調節部86、及び増幅率初期調節部87を備えている。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
同期部83は、例えば積分ブロック6−1〜6−nから出力される積分値信号AD1〜ADnを比較して、最も積分値が大きくなる積分ブロック6−1〜6−nに供給されているゲート信号のタイミングを同期タイミングとして取得し、あるいはさらにこのようにして得られたタイミングをずらしながら最も大きな積分値が得られるタイミングを探索して同期タイミングを取得する。そして、同期部83は、位相制御部10から出力されるゲート信号G1〜Gnのうちいずれかを同期タイミングと一致させることで、パルス同期を実行する。この場合、同期タイミングと一致したゲート信号によって、同期ウィンドウ期間が示される。
The
なお、積分ブロック6を一つとし、当該積分ブロックのゲート信号のタイミングをずらしながら最も大きな積分値が得られるタイミングを探索して同期タイミングを取得するようにしてもよい。
Note that the number of
信号捕捉部84は、同期確立後に、例えば無線送信装置と受信装置との間での内部クロック信号の周波数偏差等に起因する同期ずれに対して、同期タイミング、すなわち同期ウィンドウ期間のタイミングをシフトさせることで同期を維持し、信号を捕捉し続けることを可能にする。
After the synchronization is established, the
判定範囲設定部81は、アンテナ2により無線信号が受信されていない状態、例えばウルトラワイドバンドの無線送信装置が無線信号を送信しておらず、アンテナ2により無線信号が受信されていないことが判っている場合にユーザが図略の操作スイッチを操作する等して判定範囲の設定指示を行うことで、当該設定指示に応じて、積分ブロック6により得られた積分値が、予め設定された判定期間t2内において、予め設定された積分値の上限判定値REFUと下限判定値REFDとで示される判定範囲から外れる回数が予め設定された設定回数範囲内となるように、上限判定値REFUと下限判定値REFDとを設定する。
The determination
図5は、判定範囲設定部81の構成の一例を示すブロック図である。図5に示す判定範囲設定部81は、平均処理部801、比較部802、カウント部803(計数部、上下限計数部)、一時記憶部804、設定回数記憶部805、比較部806、判定値調節部807、判定値記憶部808、タイマ809、増幅率調節部810、及び積分オフセット調節部811を備えている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the determination
平均処理部801は、積分値信号AD1を、予め設定された期間、例えば判定期間t2の間平均し、その平均値AV1を比較部802へ出力する。判定値記憶部808には、所定の判定範囲を示す積分値の上限判定値REFUと下限判定値REFDとが、予め記憶されており、上限判定値REFUと下限判定値REFDとを比較部802へ出力する。例えば、上限判定値REFUは、通信フレームF1が受信された場合に得られると想定される積分値信号AD1のレベルより低く、背景ノイズが受信された場合に得られると想定される積分値信号AD1のレベルより高い値が初期値として設定されている。また、例えば、下限判定値REFDは、一般的な背景ノイズが受信された場合に得られると想定される積分値信号AD1と同程度のレベルが初期値として設定されている。
The
上限判定値REFUは、判定部82において、無線信号とノイズとを判別するための判定基準値として用いられる。ベースバンド復調部85は、判定部82において、無線信号が受信されたと判定された場合に、受信信号の復調を開始する。
The upper limit determination value REFU is used as a determination reference value for determining a radio signal and noise in the
比較部802は、積分値信号AD1と、上限判定値REFU、及び下限判定値REFDとを比較し、積分値信号AD1が上限判定値REFUを超えた場合と、積分値信号AD1が下限判定値REFDを下回った場合とのいずれの場合にも、積分値信号AD1が判定範囲から外れた旨を示す信号をカウント部803へ出力する。また、比較部802は、積分値信号AD1が上限判定値REFUを超えた場合と、積分値信号AD1が下限判定値REFDを下回った場合とに、それぞれの場合を示す信号を、カウント部803へ出力する。
The
なお、平均処理部801を備えず、比較部802は、積分値信号AD1の代わりに平均値AV1を用いてもよい。また、平均処理部801、比較部802は、積分値信号AD1の代わりに加算値AD0を用いるようにしてもよい。
Note that the
カウント部803は、タイマ809により計時される判定期間t2内に、比較部802から積分値信号AD1が判定範囲から外れた旨を示す信号が出力された回数を計数し、その計数値CT1を例えばレジスタ回路により構成された一時記憶部804に記憶させる。また、カウント部803は、タイマ809により計時される判定期間t2内に、比較部802から出力された信号に応じて、積分値信号AD1が上限判定値REFUを超えた上限回数CTUと、積分値信号AD1が下限判定値REFDを下回った下限回数CTDとをそれぞれ計数し、一時記憶部804に記憶させる。
The
設定回数記憶部805には、所定の設定回数範囲を表す上限回数設定値CSUと下限回数設定値CSDとが予め記憶されている。アンテナ2で得られた信号が、図2に示すウルトラワイドバンドの通信フレームF1であれば、一定の頻度以上で短パルス信号Pが配置されているので、上限回数設定値CSUを、通信フレームF1において判定期間t2内に積分値信号AD1が上限判定値REFUを超えると想定される回数より少なく、背景ノイズにおいて判定期間t2内に積分値信号AD1が上限判定値REFUを超えると想定される回数より多い値が設定されている。
The set
また、下限回数設定値CSDとしては、背景ノイズによって、判定期間t2内に積分値信号AD1が下限判定値REFDを超えると想定される程度の回数が設定されている。比較部806は、一時記憶部804に記憶された計数値CT1と、設定回数記憶部805に記憶された上限回数設定値CSU及び下限回数設定値CSDとを比較し、その比較結果を示す信号を判定値調節部807、増幅率調節部810、及び積分オフセット調節部811へ出力する。
In addition, as the lower limit number set value CSD, the number of times that is assumed that the integrated value signal AD1 exceeds the lower limit determination value REFD within the determination period t2 due to background noise is set. The
判定値調節部807は、アンテナ2により無線信号が受信されていない状態、例えば上述したようにユーザが図略の操作スイッチを操作する等して行った設定指示を受け付けると、比較部806の比較結果を示す信号に基づいて、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFU及び下限判定値REFDの値を調節する。具体的には、例えば、比較部806の比較結果が計数値CT1>上限回数設定値CSUであることを示す場合、判定値調節部807は、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFUを増大し、下限判定値REFDを減少させることで、判定範囲の幅を広げて計数値CT1を減少させる。一方、例えば、比較部806の比較結果が計数値CT1<下限回数設定値CSDであることを示す場合、判定値調節部807は、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFUを減少させ、下限回数設定値CSDを増大させることで、判定範囲の幅を狭めて計数値CT1を増大させる。
When the determination
このようにして、判定値調節部807は、アンテナ2により無線信号が受信されておらず、従ってアンテナ2により得られた信号は背景ノイズである状態において得られた積分値信号AD1のレベルに基づき、上限回数設定値CSU≧計数値CT1≧下限回数設定値CSDとなるように上限判定値REFU及び下限判定値REFDを設定することにより、無線受信装置1の設置環境における背景ノイズのレベルに応じて、上限判定値REFU及び下限判定値REFDの値を調節し、判定部82において、無線信号とノイズとを判別するための判定基準値として用いられる上限判定値REFUの設定値を適切に調節することで、無線信号とノイズとの判別精度を向上させるようになっている。
In this way, the determination
増幅率調節部810及び積分オフセット調節部811については後述する。
The amplification
図4に戻って、判定部82は、加算器7から出力された加算値AD0が、上限判定値REFUを超えた場合、アンテナ2で得られた信号は、ノイズではなく無線信号であると判定し、無線信号が受信された旨の判定通知信号Q3をベースバンド復調部85へ出力する。
Returning to FIG. 4, when the addition value AD0 output from the
ベースバンド復調部85は、論理判定閾値設定部851と論理判定閾値記憶部852とを備える。また、ベースバンド復調部85は、判定部82から無線信号が受信された旨の判定通知信号Q3が出力されると、復調動作を開始する。
The
図6は、ベースバンド復調部85の動作を説明するための説明図である。図6に示すように、ベースバンド復調部85は、例えばアンテナ2で受信された通信フレームF1のデータ部F14を復調する場合、例えば、単位期間t0の間、加算器7から出力された加算値AD0を積算し、得られた積算値が論理判定閾値記憶部852に予め記憶された論理判定閾値Th以上になると、短パルス信号Pが配置されたパルス有区間B1と判定し、得られた積算値が論理判定閾値記憶部852に予め記憶された論理判定閾値Thに満たないと、短パルス信号Pが配置されていないパルス無区間B0と判定し、さらにパルス有区間B1を論理値「1」、パルス無区間B0を論理値「0」と判定することにより、アンテナ2で得られた信号を復調し、データDoutを生成する。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the
なお、ベースバンド復調部85は、例えばパルス無区間B0の次にパルス有区間B1が組み合わされて1ビットが構成されていれば論理値「1」、パルス有区間B1の次にパルス無区間B0が組み合わされて1ビットが構成されていれば論理値「0」としてデータDoutを生成する構成としてもよい。
Note that the
また、論理判定閾値設定部851は、単位期間t0の間、加算器7から出力された加算値AD0を積算し、得られた積算値Xに、所定の比率、例えば0.5を乗じた値(積算値Xの50%)を、新たな論理判定閾値Thとして設定する。
Further, the logic determination threshold
これにより、アンテナ2で受信された信号レベルに応じて、すなわち無線信号の強度に応じて、論理判定閾値Thが調節されるので、例えば干渉波等のノイズが存在する場合であっても、無線信号の強度に応じた論理判定閾値Thが設定されることによって、無線信号の論理値が誤って判定されるおそれが低減され、無線通信の信頼性が向上する。
As a result, the logic determination threshold Th is adjusted according to the signal level received by the
積分オフセット初期調節部86は、アンテナ2により無線信号が受信されていない状態、例えば上述したようにユーザが図略の操作スイッチを操作する等して行った設定指示を受け付けると、平均処理部801で得られる平均値AV1が、上限判定値REFU≧平均値AV1≧下限判定値REFDとなるように、積分オフセット調節信号Q1を出力して積分回路61の出力レベルを調節する。
When the integration offset
増幅率初期調節部87は、アンテナ2により無線信号が受信されていない状態、例えば上述したようにユーザが図略の操作スイッチを操作する等して行った設定指示を受け付けると、積分ブロック6から出力された積分値信号、例えば積分値信号AD1の、予め設定された期間内における最大値と最小値との差を、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFUと下限判定値REFDとの差に近づけるように、増幅率調節信号Q2を出力してアンプ3の増幅率を調節する。
When the amplification factor initial adjustment unit 87 receives a setting instruction that is not received by the
図5に戻って、積分オフセット調節部811は、一時記憶部804に記憶された上限回数CTUと下限回数CTDとの差が予め設定された動作中判定閾値を超えた場合に、上限回数CTUが下限回数CTDより大きければ、積分オフセット調節信号Q1によって積分回路61の出力レベルを低下させ、下限回数CTDが上限回数CTUより大きければ、積分オフセット調節信号Q1によって積分回路61の出力レベルを増大させることにより、上限回数CTUと下限回数CTDとの差を減少させる。
Returning to FIG. 5, when the difference between the upper limit number CTU and the lower limit number CTD stored in the
増幅率調節部810は、一時記憶部804に記憶された計数値CT1が、上限回数設定値CSUを超える状態が、例えば通信フレームF1の通信フレーム長より長いノイズ判定時間を超えて継続した場合、増幅率調節信号Q2によって、アンプ3の増幅率を低下させ、一時記憶部804に記憶された計数値CT1が、下限回数設定値CSDを下回る状態が、ノイズ判定時間を超えて継続した場合、増幅率調節信号Q2によって、積分回路61の増幅率を増大させる。
When the count value CT1 stored in the
次に、上述のように構成された無線受信装置1の動作について説明する。まず、例えばウルトラワイドバンドの無線送信装置が無線信号を送信しておらず、アンテナ2により無線信号が受信されていない状態では、アンテナ2によって背景ノイズが受信され、ノイズ信号がアンプ3で増幅され、フィルタ4で濾波され、検波器5で検波されて検波信号K1にされ、積分ブロック6−1〜6−nでそれぞれ積分される。
Next, the operation of the
一方、ゲート信号生成部9から、例えば周期t1毎に例えば10nsecのウィンドウ期間を示す基準ゲート信号Gが、位相制御部10へ出力される。そして、位相制御部10によって、基準ゲート信号Gのタイミングをシフトさせてそれぞれ異なるタイミングにされたゲート信号G1〜Gnが、積分回路61−1〜61−nへ出力される。
On the other hand, a reference gate signal G indicating a window period of, for example, 10 nsec is output from the gate
そうすると、積分ブロック6−1〜6−nによって、ゲート信号G1〜Gnで示されるウィンドウ期間において検波信号K1が積分され、その積分信号S1〜SnがAD変換器62−1〜62−nでデジタル変換されて積分値信号AD1〜ADnとして、加算器7及び信号処理部8へ出力される。
Then, the detection signals K1 are integrated by the integration blocks 6-1 to 6-n in the window periods indicated by the gate signals G1 to Gn, and the integration signals S1 to Sn are digitally converted by the AD converters 62-1 to 62-n. After being converted, the integrated value signals AD1 to ADn are output to the
そして、平均処理部801によって、積分値信号AD1が、予め設定された期間、例えば判定期間t2の間平均され、その平均値AV1が判定値調節部807へ出力される。
Then, the
次に、判定範囲設定部81によって、上限判定値REFU及び下限判定値REFDが設定される。図7は、判定範囲設定部81の動作の一例を説明するための説明図である。先ず、比較部802によって、積分値信号AD1と、上限判定値REFU、及び下限判定値REFDとが比較される。そして、図7に示す判定期間t2の間に、符号Uで示すように、積分値信号AD1>上限判定値REFUになると、積分値信号AD1>上限判定値REFUとなったことを示す信号がカウント部803へ出力され、符号Dで示すように積分値信号AD1<下限判定値REFDとなると、積分値信号AD1<下限判定値REFDとなったことを示す信号がカウント部803へ出力される。
Next, the determination
そうすると、カウント部803によって、判定期間t2の間に、積分値信号AD1>上限判定値REFUとなった上限回数CTUと、積分値信号AD1<下限判定値REFDとなった下限回数CTDと、上限回数CTU及び下限回数CTDの合計である計数値CT1とが計数され、一時記憶部804に記憶される。
Then, by the
次に、比較部806によって、一時記憶部804に記憶されている計数値CT1と、設定回数記憶部805に記憶されている上限回数設定値CSU及び下限回数設定値CSDとが比較され、その比較結果を示す信号が判定値調節部807、増幅率調節部810、及び積分オフセット調節部811へ出力される。
Next, the
次に、例えば上述したようにユーザが図略の操作スイッチを操作する等して設定指示を行うと、判定値調節部807によって、比較部806の比較結果を示す信号に基づいて、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFU及び下限判定値REFDの値が調節される。具体的には、例えば、比較部806の比較結果が計数値CT1>上限回数設定値CSUであることを示す場合、判定値調節部807によって、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFUが増大され、下限判定値REFDが減少されて、判定範囲の幅が広げられる。この場合、平均処理部801で得られた平均値AV1を中心にするように、上限判定値REFUと下限判定値REFDとが設定される。
Next, for example, when the user gives a setting instruction by operating an operation switch (not shown) as described above, the determination
そうすると、比較部802において、積分値信号AD1>上限判定値REFUとなる頻度、及び積分値信号AD1<下限判定値REFDとなる頻度が減少し、カウント部803における計数値CT1が減少する。
Then, in the
これにより、劣悪なノイズ環境で無線受信装置1が使用される場合等、ノイズによる積分値信号AD1の振幅が増大して積分値信号AD1>上限判定値REFUとなる頻度、及び積分値信号AD1<下限判定値REFDとなる頻度が増大した場合には、上限判定値REFUが増大されると共に下限判定値REFDが低下されて、上限判定値REFUの値が、通信フレームF1が受信された場合に得られると想定される積分値信号AD1のレベルに近づけられて、ノイズと無線信号とを判別可能なレベルに上限判定値REFUが調整される。
Thereby, when the
一方、比較部806の比較結果が計数値CT1<下限回数設定値CSDであることを示す場合、判定値調節部807によって、判定値記憶部808に記憶されている上限判定値REFUが減少されると共に下限回数設定値CSDが増大されて、判定範囲の幅が狭められる。この場合、平均処理部801で得られた平均値AV1を中心にするように、上限判定値REFUと下限判定値REFDとが設定される。
On the other hand, when the comparison result of the
そうすると、比較部802において、積分値信号AD1>上限判定値REFUとなる頻度、及び積分値信号AD1<下限判定値REFDとなる頻度が増大し、カウント部803における計数値CT1が増大する。
Then, in
背景ノイズは、大部分の環境においてある程度は存在しているから、比較部806の比較結果が計数値CT1<下限回数設定値CSDとなれば、判定範囲の幅が広すぎて、通信信号が計数値CT1として計数されず、ノイズと通信信号とを判別することができなくなるおそれがある。そこで、比較部806の比較結果が計数値CT1<下限回数設定値CSDであることを示す場合、判定範囲の幅を狭めてノイズと通信信号とを判別可能とする。
Since background noise is present to some extent in most environments, if the comparison result of the
このようにして、判定値調節部807によって、アンテナ2により無線信号が受信されておらず、従ってアンテナ2により得られた信号は背景ノイズである状態において得られた積分値信号AD1のレベルに基づき、上限回数設定値CSU≧計数値CT1≧下限回数設定値CSDとなるように上限判定値REFU及び下限判定値REFDが設定されることにより、無線受信装置1の設置環境における背景ノイズのレベルに応じて、上限判定値REFU及び下限判定値REFDの値を調節し、判定部82において、無線信号とノイズとを判別するための判定基準値として用いられる上限判定値REFUの設定値を適切に調節することで、無線信号とノイズとの判別精度を向上させることができる。
In this way, no radio signal is received by the
また、積分オフセット初期調節部86によって、平均処理部801で得られた平均値AV1が上限判定値REFUより大きい場合、アンプ3の増幅率を減小させるように積分オフセット調節信号Q1が出力され、平均値AV1が下限判定値REFDより小さい場合、アンプ3の増幅率を増大させるように積分オフセット調節信号Q1が出力されて、上限判定値REFU≧平均値AV1≧下限判定値REFDとなるように、無線信号が受信されていない場合の積分回路61の出力電圧レベル、いわゆるオフセット電圧レベルが調節される。
Further, when the average value AV1 obtained by the
これにより、積分回路61のオフセット電圧レベルが調節され、例えば積分回路61のオフセット電圧レベルが過大であるために、積分回路61の積分信号S1がAD変換器62の変換可能な電圧範囲を超えてしまい、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
As a result, the offset voltage level of the
また、増幅率初期調節部87によって、所定期間内、例えば判定期間t2の間に、積分ブロック6−1により得られた積分値信号AD1の最大値と最小値とに基づいて、アンプ3の増幅率が調節される。具体的には、例えば、増幅率初期調節部87によって、例えば判定期間t2の間に積分ブロック6−1により得られる積分値信号AD1の最大値と最小値との差を、上限判定値REFUと下限判定値REFDとの差と近づけて、例えば略同一になるように、増幅率調節信号Q2が出力されてアンプ3の増幅率が調節される。 Further, the amplification factor initial adjustment unit 87 amplifies the amplifier 3 based on the maximum value and the minimum value of the integral value signal AD1 obtained by the integral block 6-1 within a predetermined period, for example, during the determination period t2. The rate is adjusted. Specifically, for example, the difference between the maximum value and the minimum value of the integration value signal AD1 obtained by the integration block 6-1 during the determination period t2, for example, by the amplification factor initial adjustment unit 87 is set as the upper limit determination value REFU. The amplification factor adjustment signal Q2 is output and the amplification factor of the amplifier 3 is adjusted so as to be close to, for example, substantially the same as the difference from the lower limit determination value REFD.
これにより、例えば無線受信装置1の製造時に、アンプ3の増幅率設定が過大である等の理由により、検波信号K1の電圧レベルが過大となって積分回路61で積分可能な電圧範囲を超えてしまったり、積分回路61の積分信号S1がAD変換器62の変換可能な電圧範囲を超えてしまったりして、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
As a result, for example, when the
なお、判定範囲設定部81により上限判定値REFU及び下限判定値REFDが設定され、次いで積分オフセット初期調節部86により積分回路61のオフセット電圧が調節され、次いで増幅率初期調節部87によりアンプ3の増幅率が調節される例を示したが、上限判定値REFU及び下限判定値REFDの設定、積分回路61のオフセット調節、及びアンプ3の増幅率調節は、この順に実行される例に限られず、例えばアンプ3の増幅率調節、積分回路61のオフセット調節、及び上限判定値REFU及び下限判定値REFDの設定の順に実行されてもよい。
The determination
次に、アンテナ2によって、無線信号、例えば通信フレームF1が受信される。そして、アンテナ2で得られた信号が、アンプ3により増幅され、フィルタ4で濾波され、検波器5で検波されて検波信号K1として積分ブロック6−1〜6−nへ出力される。検波信号K1は、位相制御部10から出力されたゲート信号G1〜Gnで示される各ウィンドウ期間において、積分ブロック6−1〜6−nで積分され、得られた積分値信号AD1〜ADnが、加算器7及び信号処理部8へ出力される。また、加算器7によって、積分値信号AD1〜ADnが加算されて加算値AD0として信号処理部8へ出力される。
Next, a radio signal, for example, a communication frame F1 is received by the
次に、同期部83によって、同期処理が行われる。図8は、同期部83の動作を説明するための説明図である。図8(a)は、同期がとれていない状態を示し、図8(b)は、同期がとれた状態を示している。図8では、説明を簡単にするため、ゲート信号G1を同期させる例を示している。ゲート信号G1は、ハイレベルでウィンドウ期間を示している。
Next, synchronization processing is performed by the
まず、図8(a)に示すように、同期がとれていない状態では、検波信号K1のパルス位置と、ゲート信号G1がハイレベルのタイミングとがずれている。そうすると、検波信号K1のパルスは積分ブロック6−1で積分されず、積分値信号AD1も増大しない。一方、図8(b)に示すように、同期がとれた状態では、検波信号K1のパルス位置と、ゲート信号G1がハイレベルのタイミングとが一致し、検波信号K1のパルスが積分ブロック6−1で積分されて、積分値信号AD1が増大する。 First, as shown in FIG. 8A, in a state where synchronization is not established, the pulse position of the detection signal K1 is shifted from the timing when the gate signal G1 is at a high level. Then, the pulse of the detection signal K1 is not integrated by the integration block 6-1, and the integrated value signal AD1 does not increase. On the other hand, as shown in FIG. 8B, in the synchronized state, the pulse position of the detection signal K1 coincides with the high level timing of the gate signal G1, and the pulse of the detection signal K1 is integrated in the integration block 6- The integrated value signal AD1 increases as a result of being integrated by 1.
そこで、同期部83によって、例えば積分ブロック6−1〜6−nから出力される積分値信号AD1〜ADnが比較され、最も積分値が大きくなる積分ブロック6−1〜6−nに供給されているゲート信号のタイミングが同期タイミングとして取得され、あるいはさらにこのようにして得られたタイミングをずらしながら最も大きな積分値が得られるタイミングが探索されて同期タイミングが取得される。そして、同期部83によって、位相制御部10から出力されるゲート信号G1〜Gnのうちいずれかが同期タイミングと一致されて、例えば図8(b)に示すように、パルス同期がとられる。
Therefore, for example, the integration value signals AD1 to ADn output from the integration blocks 6-1 to 6-n are compared by the
パルス同期がとれると、信号捕捉部84によって、例えば無線送信装置と受信装置との間での内部クロック信号の周波数偏差等に起因する同期ずれに対して、同期ウィンドウ期間のタイミングをシフトさせることで同期が維持される。
When the pulse synchronization is established, the
次に、判定部82によって、加算器7から出力された加算値AD0が上限判定値REFUを超えた場合、アンテナ2で得られた信号はノイズではなく無線信号であると判定され、無線信号が受信された旨の判定通知信号Q3がベースバンド復調部85へ出力され、ベースバンド復調部85によって、無線信号の復調動作が開始される。
Next, when the addition value AD0 output from the
この場合、判定部82によって、アンテナ2で得られた信号がノイズであるのか無線信号であるのかが判定され、無線信号であると判定された場合にベースバンド復調部85による無線信号の復調動作が開始されるので、ベースバンド復調部85のノイズによる誤動作が低減され、通信の信頼性が向上する。また、判定部82において、ノイズと無線信号とを判別するために用いられる上限判定値REFU及び下限判定値REFDが、判定範囲設定部81によって、無線受信装置1の設置環境における背景ノイズのレベルに応じて適切に調節されるので、判定部82における無線信号とノイズとの判別精度が向上する結果、通信の信頼性を向上させることができる。
In this case, the
次に、ベースバンド復調部85による無線信号の復調動作が開始された後、例えば無線受信装置1の設置環境における周囲温度が変動すると、アンプ3や積分器611の温度特性のために、アンプ3の増幅率や積分回路61のオフセット電圧が変化する。そうすると、上述のようにして増幅率初期調節部87により設定されたアンプ3の増幅率や積分オフセット初期調節部86により設定された積分回路61のオフセット電圧が変化してしまうおそれがある。
Next, after the
しかしながら、無線送信装置による無線信号の送信が開始された後は、アンテナ2で得られた信号が、無線信号なのかノイズなのかが不明であるため、再び積分オフセット初期調節部86及び増幅率初期調節部87によって、アンプ3の増幅率や積分回路61のオフセット電圧を調節することができない。
However, after the transmission of the wireless signal by the wireless transmission device is started, it is unknown whether the signal obtained by the
そこで、積分オフセット調節部811によって、一時記憶部804に記憶された上限回数CTUと下限回数CTDとの差と、予め設定された動作中判定閾値とが比較される。この場合、上限回数CTUと下限回数CTDとの差が、動作中判定閾値より大きくなると、積分値信号AD1の値が全体的に上限判定値REFUと下限判定値REFDとの中間から上下にずれていると考えられ、積分回路61のオフセット電圧が変化したものと考えられる。
Therefore, the integral offset
従って、上限回数CTUと下限回数CTDとの差が動作中判定閾値より大きくなると、積分オフセット調節部811によって、上限回数CTUが下限回数CTDより大きい場合、積分回路61の出力レベルが低下され、下限回数CTDが上限回数CTUより大きい場合、積分回路61の出力レベルが上昇されることにより、上限回数CTUと下限回数CTDとの差が減少される。上限回数CTUと下限回数CTDとの差が減少すれば、積分値信号AD1の値が全体的に上限判定値REFUと下限判定値REFDとの中間位置に近づけるように積分回路61の出力レベルが調節されることになるので、無線送信装置による無線信号の送信が開始された後であっても、周囲温度の変動等により積分回路61のオフセット電圧が変化した場合、積分オフセット調節部811によって、積分回路61のオフセット電圧を調節することができる。
Therefore, when the difference between the upper limit number CTU and the lower limit number CTD becomes larger than the determination threshold during operation, the integral offset
また、無線通信に用いられる通信フレームF1の通信フレーム長は、予め決まっているため、通信フレームF1の通信フレーム長より長いノイズ判定時間の間、継続して計数値CT1が上限回数設定値CSUを超え続けた場合には、無線信号と共にノイズが上限判定値REFUを上回ってカウント部803で計数されていると考えられ、アンプ3の増幅率が高すぎる状態になっていると考えられる。そこで、一時記憶部804に記憶された計数値CT1が、上限回数設定値CSUを超える状態が、例えば通信フレームF1の通信フレーム長より長いノイズ判定時間を超えて継続すると、増幅率調節部810によって、アンプ3の増幅率が低下される。これにより、無線通信実行中における温度変化等でアンプ3の増幅率が増大した場合であっても、アンプ3の増幅率を調節することができる。
In addition, since the communication frame length of the communication frame F1 used for wireless communication is determined in advance, the count value CT1 continuously exceeds the upper limit number set value CSU for a noise determination time longer than the communication frame length of the communication frame F1. If it continues to exceed, it is considered that noise together with the radio signal exceeds the upper limit determination value REFU and is counted by the
また、計数値CT1が下限回数設定値CSDを下回る状態が、例えばノイズ判定時間を超えて継続した場合、アンプ3の増幅率が低すぎる状態になっていると考えられる。そこで、計数値CT1が下限回数設定値CSDを下回る状態が、例えばノイズ判定時間を超えて継続した場合には、増幅率調節部810によって、アンプ3の増幅率が低下される。これにより、無線通信実行中における温度変化等でアンプ3の増幅率が低下した場合であっても、アンプ3の増幅率を調節することができる。
Further, when the state where the count value CT1 is lower than the lower limit number set value CSD continues for example exceeding the noise determination time, it is considered that the amplification factor of the amplifier 3 is too low. Therefore, when the state where the count value CT1 is lower than the lower limit number set value CSD continues, for example, exceeding the noise determination time, the amplification factor of the amplifier 3 is lowered by the amplification
1 無線受信装置
2 アンテナ
3 アンプ
4 フィルタ
5 検波器
6,6−1〜6−n 積分ブロック
7 加算器
8 信号処理部
9 ゲート信号生成部
10 位相制御部
61,61−1〜61−n 積分回路
62,62−1〜62−n AD変換器
81 判定範囲設定部
82 判定部
84 信号捕捉部
85 ベースバンド復調部
86 積分オフセット初期調節部
87 増幅率初期調節部
611 積分器
612 DA変換器
613 加算器
801 平均処理部
802,806 比較部
803 カウント部
805 設定回数記憶部
807 判定値調節部
808 判定値記憶部
809 タイマ
810 増幅率調節部
811 積分オフセット調節部
851 論理判定閾値設定部
852 論理判定閾値記憶部
AD0 加算値
AD1〜ADn 積分値信号
AV1 平均値
B0 パルス無区間
B1 パルス有区間
CSD 下限回数設定値
CSU 上限回数設定値
CT1 計数値
CTD 下限回数
CTU 上限回数
Dout データ
F1 通信フレーム
F14 データ部
G1〜Gn ゲート信号
P 短パルス信号
REFD 下限判定値
REFU 上限判定値
t0 単位期間
t1 周期
t2 判定期間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記受信部で受信された信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部により増幅された信号を、前記周期における一部の期間であるウィンドウ期間毎に積分する積分部と、
前記積分部により得られた積分値が、所定の判定範囲から外れた回数を計数する計数部と、
前記受信部により前記無線信号が受信されていない状態で、前記計数部によって、予め設定された判定期間内における前記回数を計数させ、前記計数部の計数値が予め設定された設定回数範囲の上限を超える場合、前記判定範囲の上限値を増大させると共に前記判定範囲の下限値を減少させ、前記計数部の計数値が前記設定回数範囲の下限を下回る場合、前記判定範囲の上限値を減少させると共に前記判定範囲の下限値を増大させることにより、当該計数部の計数値が前記設定回数範囲内となるように、前記判定範囲を設定する判定範囲設定部と、
前記受信部で受信された信号における前記パルスのタイミングと前記ウィンドウ期間のタイミングとを同期させる同期部と、
前記パルスのタイミングと同期したウィンドウ期間である同期ウィンドウ期間において、前記積分部により得られた積分値が前記判定範囲の上限を超えた場合、前記受信部で受信された信号が前記無線信号であると判定する判定部と、
前記判定部により前記受信部で受信された信号が前記無線信号であると判定された場合に、前記受信部により受信された無線信号の復調を開始する復調部と
を備えることを特徴とする無線受信装置。 A receiving unit that receives a radio signal containing predetermined data as well as pulses arranged at a predetermined period;
An amplifying unit for amplifying a signal received by the receiving unit;
An integration unit that integrates the signal amplified by the amplification unit for each window period that is a partial period in the period;
A counting unit that counts the number of times the integral value obtained by the integrating unit deviates from a predetermined determination range;
In the state where the wireless signal is not received by the receiving unit, the counting unit counts the number of times within a preset determination period, and the count value of the counting unit is an upper limit of a preset number of times set range. Is exceeded, the upper limit value of the determination range is increased and the lower limit value of the determination range is decreased. When the count value of the counting unit is lower than the lower limit of the set number of times range, the upper limit value of the determination range is decreased. And a determination range setting unit for setting the determination range so that the count value of the counting unit is within the set number of times range by increasing the lower limit value of the determination range,
A synchronizing unit that synchronizes the timing of the pulse and the timing of the window period in the signal received by the receiving unit;
In the synchronous window period that is a window period synchronized with the timing of the pulse, when the integrated value obtained by the integrating unit exceeds the upper limit of the determination range, the signal received by the receiving unit is the radio signal A determination unit for determining
And a demodulation unit that starts demodulation of the radio signal received by the reception unit when the determination unit determines that the signal received by the reception unit is the radio signal. Receiver device.
を特徴とする請求項1記載の無線受信装置。 Integration that adjusts the output level of the integration unit so that an average value of integration values obtained by the integration unit is within the determination range within a predetermined period when the wireless signal is not received by the reception unit. The radio reception apparatus according to claim 1, further comprising an offset initial adjustment unit.
を特徴とする請求項1又は2に記載の無線受信装置。 The difference between the maximum value and the minimum value of the integration value obtained by the integration unit is set to the difference between the upper limit and the lower limit of the determination range within a predetermined period when the radio signal is not received by the reception unit. The radio reception apparatus according to claim 1, further comprising an amplification factor initial adjustment unit that adjusts the amplification factor of the amplification unit so as to be close to each other.
前記上下限計数部によって計数された前記上限回数と下限回数との差が予め設定された動作中判定閾値を超えた場合であって、当該上限回数が当該下限回数より大きい場合には積分部の出力レベルを低下させ、当該下限回数が当該上限回数より大きい場合には積分部の出力レベルを上昇させる積分オフセット調節部をさらに備えること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線受信装置。 The integration value obtained by the integration unit in a plurality of the synchronization window periods counts the upper limit number of times that exceeds the upper limit of the determination range and the lower limit number of times that falls below the lower limit of the determination range within a preset period. Upper and lower limit counting part,
When the difference between the upper limit count and the lower limit count counted by the upper / lower limit count section exceeds a preset threshold value during operation, and when the upper limit count is greater than the lower limit count, the integration section 4. The integration offset adjusting unit according to claim 1, further comprising an integration offset adjusting unit that decreases the output level and increases the output level of the integrating unit when the lower limit number is larger than the upper limit number. Wireless receiver.
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の無線受信装置。 The counting unit counts the number of times within the determination period, and the state where the count value of the counting unit exceeds the upper limit value of the set number of times range continues for a noise determination time longer than the communication frame length of the radio signal. The radio reception apparatus according to claim 1, further comprising an amplification factor adjustment unit that reduces the amplification factor of the amplification unit.
を特徴とする請求項5記載の無線受信装置。 The amplification factor adjustment unit may further increase the amplification factor of the amplification unit when the count value counted by the counting unit continues below the lower limit value of the set number of times exceeding the noise determination time. The wireless reception device according to claim 5, wherein the wireless reception device is increased.
前記復調部により前記第1論理値を示すと判定された単位期間における前記積算値に、予め設定された比率を乗じた値を前記論理判定閾値として新たに設定する論理判定閾値設定部をさらに備えること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の無線受信装置。 The demodulating unit integrates the integrated value obtained by the integrating unit during the synchronization window period during a unit period indicating 1-bit data, and the integrated value obtained exceeds a preset logic determination threshold value. The wireless signal of the unit period indicates a first logical value, and when the wireless signal of the unit period does not satisfy the logical determination threshold, the wireless signal of the unit period indicates the second logical value. Demodulate the signal,
A logic determination threshold value setting unit that newly sets, as the logic determination threshold value, a value obtained by multiplying the integrated value in the unit period determined to indicate the first logic value by the demodulation unit by a preset ratio; The wireless reception device according to claim 1, wherein the wireless reception device is a wireless communication device.
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