JP2005229518A - Wireless communication system - Google Patents
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Abstract
【課題】 システムの消費電力の大きな部分を占めているA/D変換器が動作不要時に動作するために、消費電力低減の妨げとなっていた。
【解決手段】 アンテナ1を通して、無線部2で受信する。この際、変換されたベースバンド信号は例えば2分配され、そのうちの一方はA/D変換部4に入力される。他方は、コンパレータ3に入力し、ここで信号の2値判定が行われ、1ビットのデジタル信号に変換される。一方、スペクトル逆拡散を行う逆拡散復調部5においては、入力信号として1ビット用と多ビット用のポートが用意されており、各々の場合において、相関値が得られるようになっている(相関器を符号5aで示す。)。その後、振幅検出部6において振幅を検出し、情報復調部7において信号を復調する。また、逆拡散の振幅情報により、同期積算部8、同期検出部9において同期を取っている。受信機の動作としては、送信された信号に同期して信号が復調される。後述するが、この相関器5aにより、受信信号の真偽を検出し、これに基づいて、A/D変換部4をオン・オフする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent power consumption reduction because an A / D converter that occupies a large part of power consumption of a system operates when operation is unnecessary.
The signal is received by a radio unit 2 through an antenna 1. At this time, the converted baseband signal is divided into, for example, two, one of which is input to the A / D converter 4. The other is input to the comparator 3, where the signal is subjected to binary determination and converted to a 1-bit digital signal. On the other hand, in the despreading demodulator 5 that performs spectrum despreading, 1-bit and multi-bit ports are prepared as input signals, and in each case, a correlation value is obtained (correlation). The container is indicated by reference numeral 5a). Thereafter, the amplitude detector 6 detects the amplitude and the information demodulator 7 demodulates the signal. In addition, synchronization is acquired in the synchronization integrator 8 and the synchronization detector 9 based on the amplitude information of the despreading. As the operation of the receiver, the signal is demodulated in synchronization with the transmitted signal. As will be described later, the correlator 5a detects the authenticity of the received signal, and based on this, the A / D converter 4 is turned on / off.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、パケット通信等の間欠通信を行うデジタル無線通信システムにおける低消費電力化技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing power consumption in a digital wireless communication system that performs intermittent communication such as packet communication.
近年、コンピュータネットワークにおける無線化が進んでいる。例えば、無線LANの規格としては、代表的な規格として、IEEE802.11規格がある。これは、ほぼ全世界共通で使用可能であることから普及が進んでいる。当初、PCカードスロットに挿して用いる技術が中心であったため、消費電力という観点においてはパーソナルコンピュータ(以下、「PC」と称する。)自体を動作させるための消費電力の方が支配的であり、かつ、PCはオフィスで半固定的に用いていたため、無線LANカード自体の消費電力はさほどの問題とはなっていなかった。 In recent years, wireless communication in computer networks has progressed. For example, as a standard of the wireless LAN, there is an IEEE 802.11 standard as a typical standard. This is spreading because it can be used almost universally. Initially, the technology used by being inserted into the PC card slot was mainly used, so in terms of power consumption, power consumption for operating a personal computer (hereinafter referred to as “PC”) itself is dominant. In addition, since the PC is used semi-fixed in the office, the power consumption of the wireless LAN card itself has not been a serious problem.
しかしながら、公衆網として設置されたAP(アクセスポイント)を中心として無線LANからインターネットへの接続サービスが登場し、携帯可能なノート型PCの普及と、さらには、PDA等のさらに小型化された携帯機器における通信技術の普及が進み、消費電力に関する問題が顕在化してきている。 However, a connection service from a wireless LAN to the Internet has emerged centering on APs (access points) installed as public networks, and the spread of portable notebook PCs and further downsizing of portables such as PDAs With the spread of communication technology in devices, problems related to power consumption are becoming apparent.
無線LANを用いたシステムにおいては、イーサネットをベースとした通信を行うことを基本としている。従って、送受信はパケット通信により行われる。この場合、パケットの発生には規則性はなく、データがあるときにパケットを送受信し、データがないときには送受信するパケットがほとんど存在しないことになる。加えて、データが有るか否かに関する時期的なタイミングにも規則性がないため、常に受信可能状態としておき、受信データが存在すればその受信を行い、データに含まれるMACアドレス等によって、自局宛通信か否かを判断し、自局宛である場合にはそれに対して応答し、他局宛の場合には無視応答せずに、受信状態を継続することになる。この状況に関して図7を参照して説明する。 A system using a wireless LAN is basically based on Ethernet-based communication. Therefore, transmission / reception is performed by packet communication. In this case, there is no regularity in packet generation, and packets are transmitted and received when there is data, and there are almost no packets to be transmitted and received when there is no data. In addition, since there is no regularity in the timing of whether or not there is data, it is always set in a receivable state, and if there is received data, it is received and automatically received by the MAC address contained in the data. It is determined whether or not communication is addressed to the station. If it is addressed to its own station, it responds to it, and if it is addressed to another station, it does not ignore and continues the reception state. This situation will be described with reference to FIG.
図7に示すように、通信装置Aと通信装置Bとが通信をしているとし、Rxは受信状態を示し、Txは送信状態を示す。図7(A)は、通信装置Aから通信装置Bに対してデータを送信する場合の状況を示しており、通信装置Aはデータを送信する。この際、データ受信状態である通信装置Bは、その信号を受信し、自局宛であるか否かを判断するとともに、データの内容に誤りがないか否かをチェックし、データの内容に誤りがあれば、通信装置Aに対してNAKを送信し、データの内容に誤りがなければ通信装置AにACKを送信する(図7(B))。 As illustrated in FIG. 7, assuming that the communication device A and the communication device B are communicating, Rx indicates a reception state, and Tx indicates a transmission state. FIG. 7A shows a situation in which data is transmitted from the communication device A to the communication device B, and the communication device A transmits data. At this time, the communication device B in the data receiving state receives the signal, determines whether it is addressed to its own station, checks whether there is an error in the data content, and sets the data content. If there is an error, NAK is transmitted to communication device A, and if there is no error in the data content, ACK is transmitted to communication device A (FIG. 7B).
上述のように、イーサネットの性質上、A局から送られてくるデータは、データが存在するときに不定期に送られてくるため、B局は受信状態が定常状態であり、ACK等の返信時のみ受信から送信に切り替える処理となる。しかしながら、このような状態では、B局はA局からの送信の有無にかかわらず、常時受信状態となるため、受信に必要な回路は常時動作しており、消費電力という点では問題になっていた。特に、A/Dコンバータをはじめとするアナログ部の消費電力が大きくなり問題となる。これを解決するための方法として、特許文献1に、受信時とは別に待機時の状態を設けることで低消費電力化する提案がなされている。
As described above, due to the nature of Ethernet, data sent from station A is sent irregularly when data is present, so station B is in a steady state and a response such as ACK is returned. Only when the process is switched from reception to transmission. However, in such a state, the station B is always in a receiving state regardless of whether or not transmission from the station A is present, so that the circuit necessary for reception is always operating, which is a problem in terms of power consumption. It was. In particular, the power consumption of an analog unit such as an A / D converter becomes large, which causes a problem. As a method for solving this problem,
上記特許文献1に記載されている装置のブロック図を図8に示す。図8に示すように、
アンテナ101は送受兼用であり、スイッチ102により切り換えられる。送信する信号は、情報変調部105において変調し、拡散変調部104で拡散後、無線部103を通して送信される。一方、受信時には、無線部106で受信するが、受信信号は受信レベル判定部111においてその信号の強さを判定し、その結果に基づいて、電源、クロック制御部112をコントロールする。また、受信信号は、A/D変換部107においてデジタル化され、その後、逆拡散復調部108において逆拡散し、振幅検出部109において検出し情報復調部110において復調する。また、逆拡散の振幅情報により、同期積算部113、同期検出部114において同期を取っている。
FIG. 8 shows a block diagram of the apparatus described in
The
上記の例では、パケット通信として送られてきた無線データに対して、データを復調するのではなく、中間周波信号を受信レベル判定部で増幅し、整流平滑した後に内部コンパレータと比較して、設定したあるレベル以上であれば信号が来たと判断し、受信モードに移る。すなわちこの例では、第9図に示すように、待機時と、受信時と、送信時と、に動作が区分される。その結果、受信待機時に動作させるブロックとしては、受信系無線部106と、受信レベル判定部111と、電源・クロック制御部112と、に限られ、A/Dコンバータ107を動作させずにすむため回路全体として大幅に低消費電力化できる。
In the above example, instead of demodulating data for wireless data sent as packet communication, the intermediate frequency signal is amplified by the reception level determination unit, rectified and smoothed, and then compared with the internal comparator. If it is above a certain level, it is determined that a signal has arrived, and the operation proceeds to the reception mode. That is, in this example, as shown in FIG. 9, the operation is divided into standby time, reception time, and transmission time. As a result, the blocks to be operated during reception standby are limited to the
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術においては、待機状態における消費電力を低減できるようにはなるが、以下のような問題も生じる。
However, although the technique described in
1.検出感度に関する問題
受信信号を判定する場合に、中間周波数のレベルを検出することになる。しかしながら、無信号時においても、ホワイトノイズと呼ばれる熱雑音がアンテナから入ってきたり、受信系の雑音の影響で、ある程度の信号を検知したりしている。従って、受信レベル判定部では、このレベルと所要信号の到来時のレベルとを区別する必要がある。無線LANの規格としては、802.11、802.11bなどがあるが、これらはスペクトル拡散方式が用いているため、受信電力が低くても復調できる。この受信レベル判定部の閾値を大きくしすぎると所望信号を受けられなる一方、反対に閾値を低くしすぎると雑音を信号と区別ができず誤動作が発生する可能性がある。また、製品を量産することを考えた場合、部品の特性ばらつきや温度変化による変動も考慮する必要がある。
1. Problems related to detection sensitivity When the received signal is determined, the level of the intermediate frequency is detected. However, even when there is no signal, thermal noise called white noise enters from the antenna, or a certain amount of signal is detected due to the influence of noise in the receiving system. Therefore, the reception level determination unit needs to distinguish between this level and the level when the required signal arrives. The wireless LAN standards include 802.11, 802.11b, and the like, but these can be demodulated even if the received power is low because the spread spectrum method is used. If the threshold value of the reception level determination unit is too large, a desired signal can be received. On the other hand, if the threshold value is too low, noise cannot be distinguished from the signal and a malfunction may occur. In addition, when considering mass production of products, it is necessary to take into account fluctuations in the characteristics of parts and variations due to temperature changes.
一方、システムの特徴を考えると、所望データを落とさないようにすることが必要であり、検出感度を高く(閾値を低く)設定しておいて雑音で動作を開始したとしても、受信系の復調結果として信号でないことを判断し、待機状態に戻ることが望ましい。しかしながら、その結果として、無信号時であるにもかかわらず、雑音に起因して待機モードから受信モードへの遷移が頻繁に起こるようになるという問題がある。 On the other hand, considering the characteristics of the system, it is necessary not to drop the desired data. Even if the detection sensitivity is set high (threshold is low) and the operation starts with noise, the demodulation of the receiving system As a result, it is desirable to determine that it is not a signal and return to the standby state. However, as a result, there is a problem that the transition from the standby mode to the reception mode frequently occurs due to noise, even when there is no signal.
2.干渉の問題
前記の802.11、802.11b規格のシステムでは、2.4GHz帯のISMバンドが用いられている。このバンドは、Industrial, science, medical としても使われているために、電子レンジや医療用機器からの干渉も多く、特許文献1に記載の方法を用いたとしても、ISM機器に反応して受信動作に入ってしまうという問題点がある。また、通信用途としても、2.4GHz帯では、異なる通信システムが存在する。例えば、FH(フリクエンシーホッピング)を利用するBluetooth等が有名である。このように、上記特許文献1に記載の電力による検出方法では、これらの干渉源の電力を検知し受信モードに入ってしまうことが問題となる。
2. Problem of interference The above-mentioned 802.11 and 802.11b standard systems use the ISM band of 2.4 GHz band. Since this band is also used as Industrial, science, and medical, there is a lot of interference from microwave ovens and medical equipment. Even if the method described in
以上に説明したように、ノイズや同一周波数帯を使用する他のシステムの信号によって所望の信号でない場合にも頻繁に動作状態となるため、十分な低消費電力化が果たせない。 As described above, even when the signal is not a desired signal due to noise or a signal of another system using the same frequency band, the operation state is frequently obtained, and thus sufficient power consumption cannot be reduced.
これらの問題点について、図10(A)から図10(D)までを参照しつつより具体的に説明する。図10(A)においては、時間軸上に、送信すべき2つのパケットデータ151、153が示されている。図10(B)は、図10(A)に示した閾値に基づいて信号の有無を判断し、A/D変換器のオン/オフを行った図である。図10(B)に示すように、信号成分のみが存在する場合には、A/D変換器は正しく動作し、動作上における消費電力に関する無駄はない。しかしながら、現実の通信においては、図10(C)に示すように、受信信号151、153以外に干渉信号155や雑音信号157が存在するため、A/D変換器は、例えば、図10(D)に示す動作状態となる。つまり、干渉信号155や雑音信号157を検知し、A/D変換器107がオン状態となる。
These problems will be described more specifically with reference to FIGS. 10A to 10D. In FIG. 10A, two
ここで、A/D変換器107の立ち上がり応答に関して説明する。デジタル回路では、スリープ状態にしたり、クロックを止めたりすることにより消費電力が下がり、かつ、動作時には動作状態まで瞬時に立ち上げることができる。これに対して、アナログ回路においては、立ち上がりまでに時間が必要である。A/D変換機能は、アナログ部とデジタル部とにより構成され、このうちデジタル部はクロック静止可能であるが、アナログ部はスリープから立ち上げ状態までにある程度の時間を要することが多い。
Here, the rising response of the A /
この様子について図11を参照しつつ説明する。図11に示すように、立ち上がりの過渡期においては、回路の容量(C)成分等の影響により電圧の立ち上がりがなまるため、A/D変換器の出力が正しい値を示さないことが知られている。この際、過渡期をどのように定義するかに関しては様々な定義が存在するが、例えば、定常動作時の振幅値の90パーセントレベルに達するまでの期間を過渡期とする定義が存在するとともに、システムで必要とするS/N比に達するまでの期間を過渡期とする定義なども存在する。いずれにしても、A/D変換部107をオンにし、安定して動作するようになるまでには時間を要し、これが立ち上がりに関する応答時間となる。
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, it is known that the output of the A / D converter does not show a correct value in the transition period of the rise because the rise of the voltage is lost due to the influence of the circuit capacitance (C) component and the like. ing. At this time, there are various definitions regarding how to define the transition period. For example, there is a definition that the period until the 90% level of the amplitude value during steady operation reaches the transition period, There is also a definition that the period until the S / N ratio required by the system is reached is a transition period. In any case, it takes time for the A /
図10(D)に示すように、この立ち上がり応答期間に対応する過渡期を経た後の定常期において信号の真偽を判断し、所望の信号ではないと判断されると、A/D変換器は一旦オフ状態となる。しかしながら、まだ信号は継続して出力されるため、再び電力を検知してオン・オフが繰り返される状態が実際に信号が存在しなくなるまで繰り返す。この結果、A/D動作時間が多くなり、消費電力が下がらないという問題が生じる。 As shown in FIG. 10D, the true / false of the signal is determined in the stationary period after passing through the transition period corresponding to the rising response period, and if it is determined that the signal is not a desired signal, the A / D converter Is temporarily turned off. However, since the signal is still output, the state in which the power is detected again and turned on / off is repeated until no signal actually exists. As a result, the A / D operation time increases, causing a problem that power consumption does not decrease.
以上に説明したように、特許文献1に記載の技術においては、常時待ち受け状態となってA/D変換器が動作しているシステムに比べて、低消費電力化が可能ではあるものの、理想的な受信状態とは成り得ない実際のシステムにおいては、受信信号がない場合にも雑音や干渉信号によって頻繁にA/D変換器が動作するため、消費電力の低減の効果としては十分なものとは言えなかった。
As described above, the technique described in
本発明は、雑音や干渉などの意図しない信号が存在する場合でも、無線通信システムにおける受信機を低消費電力化する技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for reducing power consumption of a receiver in a wireless communication system even when an unintended signal such as noise or interference exists.
本発明によれば、低消費電力で1(低)ビットデジタルデータに変換できる手段を、多ビットA/D変換器とは別途用意し同期処理を分担させることで、不要な信号でA/D変換器が動作することを回避することができる。 According to the present invention, means capable of converting to 1 (low) bit digital data with low power consumption is prepared separately from the multi-bit A / D converter, and the synchronization processing is shared. It is possible to avoid the operation of the converter.
本発明によれば、入力した受信信号が所望の信号である否かを多ビットの復調用A/D変換器を用いずに少ビットの判定用の復調器により判断できる。その結果、所望以外の信号時にA/D変換器をオフ状態のまま維持でき、受信機における大幅に低消費電力化が可能になる。また、過渡期が比較的長いA/D変換器を用いる場合にも適用が可能になるという利点がある。 According to the present invention, it is possible to determine whether or not an input received signal is a desired signal by using a demodulator for determination with a small number of bits without using a multi-bit demodulation A / D converter. As a result, the A / D converter can be maintained in the off state when the signal is not desired, and the power consumption in the receiver can be significantly reduced. Further, there is an advantage that it can be applied even when an A / D converter having a relatively long transition period is used.
まず、本発明の第1の実施の形態による無線通信システムにおける受信機について図1を参照しつつ説明を行う。図1は、スペクトル拡散を用いた受信系のシステム構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態による受信系は、アンテナ1を通して、無線部2で受信する。この際、変換されたベースバンド信号は例えば2分配され、そのうちの一方はA/D変換部4に入力される。他方は、コンパレータ3に入力し、ここで信号の2値判定が行われ、1ビットのデジタル信号に変換される。図1には、1系統のみが記載されているが、一般的には、復調用信号としてI系統とQ2系統とが存在するため、各々、2分配され、2つのA/D変換器と2つのコンパレータに信号が入力される。
First, a receiver in the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration example of a reception system using spread spectrum. As shown in FIG. 1, the reception system according to the present embodiment receives an
一方、スペクトル逆拡散を行う逆拡散復調部5においては、入力信号として1ビット用と多ビット用のポートが用意されており、各々の場合において、相関値が得られるようになっている(相関器を符号5aで示す。)。その後、振幅検出部6において振幅を検出し、情報復調部7において信号を復調する。また、逆拡散の振幅情報により、同期積算部8、同期検出部9において同期を取っている。受信機の動作としては、送信された信号に同期して信号が復調される。後述するが、この相関器5aにより受信信号の真偽を検出し、この検出結果に基づいて、A/D変換部4をオン・オフする。
On the other hand, in the
図2は、送られてくる信号フォーマットの一例を示す図である。これは、IEEE802.11b規格として知られている信号のフォーマットであり、以下の構成となっている。図2に示すように、128ビットの相関用同期信号21、16ビットのデータ用同期信号22、48ビットの情報信号(HEADER)23、送受信すべきデータ(DATA)信号24である。ここで、相関用同期信号21は、信号検知やスペクトル拡散の同期のために用意されており、データ等の情報は入っていない。従って、本実施の形態においては、まず、1ビットデジタル信号を用いて、128ビットの相関用同期信号21で受信信号とバーカー符号との相関が取られる。ここで相関が取れた場合には、上記相関器5aは、信号が受信すべき信号であると判断し、A/D変換器4(図1)をオン状態とし、多ビットデジタル信号が得られるようにする。相関器5aでは、対象信号のポートを1ビットデジタル信号から多ビットデジタル信号に切り換える。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal format to be sent. This is a signal format known as the IEEE802.11b standard, and has the following configuration. As shown in FIG. 2, there are a 128-bit
一方、相関器5aにより相関が取れなかった場合には、受信すべき信号ではないと判断し、A/D変換部4はオフのまま、再び信号待機状態に戻る。そして、データ用同期信号22、HEADER23は、多ビットのデジタル信号を用いて復調される。
On the other hand, if the correlation cannot be obtained by the correlator 5a, it is determined that the signal is not to be received, and the A /
次いで、ビットデータによる相関と多ビットデータによる相関との性能比較について図3を参照して説明する。図3は、11ビットで拡散されたバーカー符号がDBPSKで変復調された場合の特性を1ビットデータで復調した場合(破線)と、多ビットデータで復調した場合の特性(実線)と、の特性を示す図であり、その差は約6dBとなっており(BER=10E-4において)、1ビットデータで復調すると受信特性が劣化することがわかる。 Next, performance comparison between the correlation based on bit data and the correlation based on multi-bit data will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows characteristics when the Barker code spread by 11 bits is demodulated by 1-bit data (broken line) when the Barker code is demodulated by DBPSK, and characteristics (solid line) when demodulated by multi-bit data. The difference is about 6 dB (when BER = 10E-4), and it can be seen that the reception characteristics deteriorate when demodulated with 1-bit data.
通常のデータ通信で受信限界とされるPER(パケットエラーレート)は、0.1程度である。このときが最も条件のきびしい時なので、この条件時に1ビットデータで信号識別できることを説明する。他の条件は緩い条件であり、この条件を満たせば他の条件も満たすことになる。 The PER (packet error rate) that is the reception limit in normal data communication is about 0.1. Since this time is the most severe condition, it will be described that a signal can be identified by 1-bit data under this condition. Other conditions are loose conditions. If this condition is satisfied, other conditions are also satisfied.
無線LANの場合、基準となるパケット長は1000byteであり、1パケットは8000bitで構成される。従って、概算として許容されるBER(ビットエラーレート)は、PER=0.1と想定したことから、0.1/8000=1.25E−5以下となる。これを図3に当てはめてみると、C/N=10dBである。従って、受信信号は、C/N=10dB以上で受信されるものと考えてよい。このC/N条件下において、1ビットデータを用いた処理であっても、BER<10E−1は確保できていることがわかる。つまり、1ビットデータを用いた識別でも、10回に1回程度しか誤らないことがわかり、大部分において、相関器5aによる判定が正しく行われることになる。 In the case of a wireless LAN, the reference packet length is 1000 bytes, and one packet is composed of 8000 bits. Accordingly, since the BER (bit error rate) allowed as an approximation is assumed to be PER = 0.1, 0.1 / 8000 = 1.25E-5 or less. When this is applied to FIG. 3, C / N = 10 dB. Therefore, it can be considered that the received signal is received at C / N = 10 dB or more. It can be seen that BER <10E-1 can be secured even in the process using 1-bit data under this C / N condition. That is, it can be seen that even identification using 1-bit data is erroneous only once in 10 times, and in most cases, the determination by the correlator 5a is correctly performed.
一方、図2に示したフォーマットのように、スペクトル拡散の同期用信号が128ビット分用意されている場合は、この間に、この相関の有無を検出すれば良い。前記の検討から、最悪条件時で誤る確率が1/10であるため、同期信号期間で正しく識別できる回数を概算すると、115回(128×0.9)程度は正しい相関が出る。従って、1ビット信号で受信した信号が、所望の信号であるか、熱雑音であるか、干渉信号であるか、を判断することが可能である。この結果、受信した信号が所望の信号であることが判明した場合には、A/D変換器4をONにして精度の良い多ビットシステムに切り換える。一方、所望の信号ではない信号であれば、A/D変換器4をOFF状態のまま維持できる。
On the other hand, if the spread spectrum synchronization signal for 128 bits is prepared as in the format shown in FIG. 2, the presence or absence of this correlation may be detected during this period. From the above examination, since the probability of error in the worst condition is 1/10, if the number of times that can be correctly identified in the synchronization signal period is approximated, a correct correlation is obtained about 115 times (128 × 0.9). Therefore, it is possible to determine whether a signal received as a 1-bit signal is a desired signal, thermal noise, or an interference signal. As a result, when it is determined that the received signal is a desired signal, the A /
この様子について図1と図4とを参照しつつ説明を行う。図4(A)は、受信信号41a、41b以外に干渉信号43や雑音信号45などが同時に存在する場合の様子を示す図である。この場合に電力を検知すると、まず、コンパレータ3が動作し、受信した信号が正しい信号(41a、41b)である場合には、A/D変換器4は動作状態となり、コンパレータ3は停止する。一方、干渉信号43や雑音信号45を検知した場合には、コンパレータ3の処理において正しい信号ではないと判断し、A/D変換器4はオフのまま、コンパレータ3は再び待機状態に戻る。この場合も、まだ信号は続いているため、再び電力を検知し同様の動作を信号がなくなるまで繰り返す。但し、コンパレータ3に関する判断が相関器5aにより既になされているため、A/D変換器4が動作状態には入らない。
This will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a state in which an
尚、A/D変換器4などに関しては、様々な仕様の回路が存在するが、無線LANで用いられる22Mbps又は33Mbpsクラスのものでは、10〜50mW程度の消費電力となっており、I、Qの2系統を考えると、その倍の電力消費となる。一方、コンパレータ3の電力は1mW以下であり、コンパレータ3が動作しA/D変換部4が動作しない状態においては、従来のA/D変換部4が動作している状態に比べて大幅な低消費電力化が可能である。
There are various specification circuits for the A /
以上に説明したように、本発明の第1の実施の形態による受信系回路においては、受信信号が正しいか否かを判定し正しいことが確認されるまではA/D変換器を停止状態とし、受信信号の相関がとれることを確認した後にA/D変換器を動作させるように構成しているため、最小限の消費電力で所望の信号か所望の信号でないかを判定できるようになる。その結果、従来から問題となっていた消費電力の大きいA/D変換器が本来動く必要のない期間にも動作を行うことに起因する無駄な電力消費を低減し、装置の低消費電力化が可能になるという利点がある。 As described above, in the reception system circuit according to the first embodiment of the present invention, it is determined whether the received signal is correct and the A / D converter is stopped until it is confirmed that it is correct. Since it is configured to operate the A / D converter after confirming that the received signal is correlated, it is possible to determine whether the signal is a desired signal or a desired signal with minimum power consumption. As a result, it is possible to reduce wasteful power consumption due to operation even during a period when the A / D converter with large power consumption, which has been a problem in the past, does not need to operate, and to reduce the power consumption of the device. There is an advantage that it becomes possible.
尚、上記実施の形態においては、上記特許文献1に記載の検出方法について本願発明を適用した場合を例にして説明したが、実際には常時通電している場合に関しても、本実施の形態による方法を適用すると効果的である。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the detection method described in
このような例について図5(A)〜(D)までを参照して説明する。この例では、検出のトリガーとなる信号が存在しないことから、本発明の第1の実施の形態による技術を適用しない場合には、A/D変換器は常時動作している(図5(B))。一方、本発明の第1の実施の形態による技術を適用した場合は、コンパレータが常時動作状態となっており、受信すべき正しい信号51a、51bが存在する場合のみコンパレータがオフになり(図5(C))、A/D変換器がオン状態になる(図5(D))。この場合には、コンパレータとA/D変換器とのいずれかが動作しているが、前述のようにコンパレータの消費電力はA/D変換器の数十分の1であることから、従来に比べて大幅に低消費電力化できる。
Such an example will be described with reference to FIGS. In this example, since there is no signal that triggers detection, the A / D converter is always operating when the technique according to the first embodiment of the present invention is not applied (FIG. 5B )). On the other hand, when the technique according to the first embodiment of the present invention is applied, the comparator is always in an operating state, and the comparator is turned off only when there are
また、上記各実施の形態においては、入力電力を検知するタイプと常時通電によるタイプとを例示したが、上位層からのトリガーによって状態を遷移させることも可能である。
例えば、無線LANアクセスポイント提供サービスのような形態において、歩行者がサービス範囲内を移動しているような場合がある。この場合には、アプリケーションからサービス範囲内か否かを定期的に確認するために一定のインターバルでシステムを起動させて信号の有無を検知するような場合がある。このような場合には、トリガーは受信電力の検知ではなく、上位層からの指示となる。この場合においても、従来の方式ではすべての受信系が動いていたが、本実施の形態による技術を適用することにより、A/D変換器や情報復調器等を動作させる必要がなく、低消費電力化を図ることができる。
Moreover, in each said embodiment, although the type which detects input electric power, and the type by always energizing were illustrated, it is also possible to change a state by the trigger from an upper layer.
For example, in a form such as a wireless LAN access point providing service, a pedestrian may be moving within a service range. In this case, there is a case where the presence of a signal is detected by activating the system at regular intervals in order to periodically check whether the application is within the service range. In such a case, the trigger is not detection of received power but an instruction from an upper layer. Even in this case, all the receiving systems are operating in the conventional system, but by applying the technique according to the present embodiment, it is not necessary to operate an A / D converter, an information demodulator, etc. Electricity can be achieved.
無線LANアクセスポイント提供サービスのように、サービスエリアが限られている場合には、ほとんどがサービスエリア外であり、信号が受信できない確率が極めて高く、このような場合に、本実施の形態による技術は効果的である。 When the service area is limited as in the wireless LAN access point providing service, most of the service area is outside the service area, and there is a very high probability that the signal cannot be received. In such a case, the technology according to the present embodiment Is effective.
尚、相関器については、簡単化のために1ビット用のポートと多ビット用のポートとがあるものとして説明したが、実際のロジック回路では多ビット対応の相関器の最上位ビットに1ビット信号を入力することで同等の解が得られ、このような回路を使用することも可能である。 For the sake of simplicity, the correlator has been described as having a 1-bit port and a multi-bit port. However, in an actual logic circuit, 1 bit is included in the most significant bit of the multi-bit compatible correlator. An equivalent solution can be obtained by inputting a signal, and such a circuit can also be used.
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照しつつ説明を行う。本実施の形態においては復調動作についても、1ビット信号を使うことを特徴とする。図6は、時間的な制約を示す図であり、図2に対して時間制約を書き加えたものである。前述のように、信号の真偽を1ビット信号により確認した後にA/D変換器の動作が始まるが、実際に復調に必要なデータが来るまでに定常状態になっている必要がある。この例で示すと、SYNC61は同期のために用いられるものであり常に同じパターンが入っており、復調必要なデータは入っていない。一方、SFD62は復調が必要である。従って、受信機では、SYNC61が終わり、SFD62が始まるまでに定常期に入っている必要がある。しかしながら、A/D変換器の種類によっては、この期間までに安定期に入れないもの、通常は入るが場合によって入らないもの(周囲温度や供給電圧の差異の影響などにより)も存在する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the demodulation operation is also characterized by using a 1-bit signal. FIG. 6 is a diagram showing the time constraint, and is obtained by adding the time constraint to FIG. As described above, the operation of the A / D converter starts after confirming the true / false of the signal by the 1-bit signal, but it is necessary to be in a steady state before the data actually required for demodulation comes. In this example, the
その場合、復調が正しくできないことになる。そこで、安定期に入るまで、1ビットデジタル信号を用いて復調を行う。具体的には、上記例の場合、SYNC61、SFD62、HEADER63までがバーカー符号で拡散された直接スペクトル拡散システムであるので、バーカー符号で拡散した部分の一部、あるいは全部を1ビット信号で復調し残りの部分を多ビットで処理する。前述のように、1ビットデジタル信号による復調は、特性の劣化を伴うものの復調を行うことができるため、安定期までは1ビットデジタル信号を使うことができる。一方、安定期の後は、多ビットデジタル信号に切り換える。このようにすることにより、図6に示すように、従来はSYNCの期間内で安定期に入る必要があったものが、SYNC61、SFD62、HEADER63までに安定期に入る必要があるまでの期間を伸ばすことができるため、時間的な余裕を得ることが可能になる。このようにすることにより、過渡期が比較的長いA/D変換器を用いた場合においても、本実施の形態による技術を適用することができる。
In that case, demodulation cannot be performed correctly. Therefore, demodulation is performed using a 1-bit digital signal until the stable period starts. Specifically, in the case of the above example, since SYNC61, SFD62, and HEADER63 are direct spread spectrum systems spread by Barker codes, a part or all of the parts spread by Barker codes are demodulated with a 1-bit signal. The remaining part is processed with multiple bits. As described above, the demodulation using a 1-bit digital signal can be performed although the characteristic is deteriorated. Therefore, the 1-bit digital signal can be used until the stable period. On the other hand, after the stable period, switching to a multi-bit digital signal is performed. By doing so, as shown in FIG. 6, the time period until the stable period is required before
尚、実際の受信機において、個別に安定時間を知るには検知手段が必要であり、簡易化できない場合がある。そこで、製品設計時に固定の切り替えタイミングとして設定しておき、信号識別後、この設定時間をトリガーに切り換える方法も可能である。一般にA/D変換器は、状態によって過渡期が変わること、1ビットによる信号検出に時間の幅があることから、Typ(標準)で与えられる安定期までの時間に、ある程度のマージンを加えてこの切り替え時間にすることで回路を簡易化できるメリットがある。 In an actual receiver, detection means are necessary to know the stabilization time individually, and simplification may not be possible. Therefore, it is possible to set a fixed switching timing at the time of product design and switch the set time to a trigger after signal identification. In general, the A / D converter changes its transition period depending on the state, and since there is a time range for signal detection by 1 bit, a certain margin is added to the time until the stable period given by Typ (standard). There is an advantage that the circuit can be simplified by using this switching time.
また、上記第1、第2の実施例については、128ビットの相関用同期信号、16ビットのデータ用同期信号、48ビットの情報信号(HEADER)、送受信すべきデータ(DATA)という構成に関して説明したが、802.11bにおいては、ショートブリアンブル構成の規格も存在する。その場合には、56ビットの相関用同期信号、16ビットのデータ用同期信号、48ビットの情報信号(HEADER)、送受信すべきデータ(DATA)の構成も存在する。この場合においても、本発明を同様に適用可能であり、同様の利点を有することは言うまでもない。すなわち、本発明の一般性は失われない。また、上記においては、1ビット用と多ビット用の信号を用いる場合を例にして説明してきたが、1ビット用の代わりに、多ビット用と比較して低ビットであり立ち上がりが早いA/D変換器を用いても良い。 In the first and second embodiments described above, the configuration of a 128-bit correlation synchronization signal, a 16-bit data synchronization signal, a 48-bit information signal (HEADER), and data to be transmitted / received (DATA) will be described. However, in 802.11b, there is also a standard for a short preamble configuration. In this case, there are configurations of a 56-bit correlation synchronization signal, a 16-bit data synchronization signal, a 48-bit information signal (HEADER), and data to be transmitted / received (DATA). In this case as well, it goes without saying that the present invention can be similarly applied and has similar advantages. That is, the generality of the present invention is not lost. In the above description, the case of using a 1-bit signal and a multi-bit signal has been described as an example. However, instead of the 1-bit signal, the A / S has a lower bit and a faster rise compared to the multi-bit signal. A D converter may be used.
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態によるシステムを用いると、入力した受信信号が所望の信号であるか熱雑音であるか、他システム(たとえばFH信号)であるか、干渉源(電子レンジ)であるかに関して、多ビットで消費電力の大きいA/D変換器を用いずに判断できる。その結果、所望以外の信号時にA/D変換器をOFF状態のまま維持できることになり、大幅な低消費電力化が可能になる。本発明の第2の実施の形態によれば、過渡期が比較的長いA/D変換器を用いる場合においても、同様の効果を得ることが出来る。尚、上記各実施の形態においては、1ビットのコンパレータを用いた例について説明したが、信号識別用に1ビットのコンパレータの代わりに1ビットではない小ビット数のA/D変換器を用いることができる。このようにすれば、スペクトル拡散でない方式の一般的なデジタル変調にも本発明を適用することができる。 As described above, when the system according to the first embodiment of the present invention is used, whether an input received signal is a desired signal, thermal noise, another system (for example, an FH signal), interference, or the like. Whether the source (microwave oven) is used or not can be determined without using an A / D converter with a large number of bits and high power consumption. As a result, the A / D converter can be maintained in the OFF state at the time of a signal other than the desired signal, and the power consumption can be greatly reduced. According to the second embodiment of the present invention, the same effect can be obtained even when an A / D converter having a relatively long transition period is used. In each of the above embodiments, an example using a 1-bit comparator has been described. However, instead of a 1-bit comparator, an A / D converter having a small number of bits other than 1 bit is used for signal identification. Can do. In this way, the present invention can also be applied to general digital modulation of a system that is not spread spectrum.
本発明によれば、無線通信システムにおける受信系の低消費電力化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption of a receiving system in a wireless communication system.
1…アンテナ、2…受信系無線部、3…コンパレータ、4…A/D変換部、5…逆拡散復調部、5a…相関器、6…振幅検出部、7…情報復調部、8…同期積算部、9…同期検出部、101…アンテナ、102…スイッチ、103…送信系無線部、104…拡散変調部、105…情報変調部、106…受信系無線部、107…A/D変換部、108…逆拡散復調部、109…振幅検出部、110…情報復調部、111…受信レベル判定部、112…電源・クロック制御部、113…同期積算部、114…同期検出部。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
該第1のA/D変換器よりビット数の大きい第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器の出力信号と受信信号識別用の参照信号との相関に基づいて、受信信号の識別を行う受信信号識別手段とを備えることを特徴とする直接スペクトル拡散信号の受信機。 A first A / D converter;
A second A / D converter having a larger number of bits than the first A / D converter;
A received signal identifying means for identifying a received signal based on a correlation between an output signal of the first A / D converter and a reference signal for identifying a received signal; Receiving machine.
該第1のA/D変換器よりビット数の大きいデータ復調用の第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器の出力信号と受信信号識別用の参照信号との相関を取る相関器と、
該相関器による前記出力信号と前記参照信号との相関に基づいて、受信信号の識別を行う受信信号識別手段とを備えることを特徴とする直接スペクトル拡散信号の受信機。 A first A / D converter for signal identification;
A second A / D converter for data demodulation having a larger number of bits than the first A / D converter;
A correlator for correlating the output signal of the first A / D converter with a reference signal for identifying a received signal;
A receiver for a direct spread spectrum signal, comprising: a received signal identifying means for identifying a received signal based on a correlation between the output signal and the reference signal by the correlator.
ベースバンドに変換された信号を分岐する無線部と、
分岐され信号の一方を入力とし、該入力を多ビットのデジタル値に変換するA/D変換器と、
分岐され信号の他方を入力とし、2値変換を行い1ビットのデジタル値に変換するコンパレータと、
スペクトル拡散の拡散符号によって相関同期を行うデジタル相関器であって、同期検出時には前記1ビットのデジタル値により相関が取れた場合に、前記A/D変換器を動作状態にするデジタル相関器と
前記A/D変換器から出力される前記多ビットのデジタル値に基づいて復調を行う復調器と
を有する受信機。 A receiver of a direct spread spectrum communication system spread by a spreading code, comprising:
A radio unit for branching the signal converted to baseband;
An A / D converter for branching one of the signals as an input and converting the input into a multi-bit digital value;
A comparator which is branched and receives the other of the signals as input and performs binary conversion into a 1-bit digital value;
A digital correlator for performing correlation synchronization by a spread code of spread spectrum, wherein when the correlation is detected by the digital value of 1 bit at the time of detecting synchronization, the digital correlator which sets the A / D converter in an operating state; And a demodulator that performs demodulation based on the multi-bit digital value output from the A / D converter.
該第1のA/D変換器よりビット数の大きい第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器の出力信号と受信信号識別用の参照信号との相関に基づいて、受信信号の識別を行う受信信号識別手段とを備えることを特徴とするデジタル変調を利用した受信機。 A first A / D converter;
A second A / D converter having a larger number of bits than the first A / D converter;
Utilizing digital modulation characterized by comprising received signal identifying means for identifying a received signal based on a correlation between an output signal of the first A / D converter and a reference signal for identifying a received signal Receiving machine.
14. The receiver using digital modulation according to claim 13, wherein the first A / D converter is an A / D converter having a small number of bits of 2 bits or more.
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KR100766972B1 (en) | 2006-10-26 | 2007-10-15 | 부산대학교 산학협력단 | Apparatus and method for restoring signal of radio wave identification system |
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- 2004-02-16 JP JP2004038492A patent/JP2005229518A/en active Pending
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