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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151794
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】無線受信装置およびバースト検出方法
(51)【国際特許分類】
H04L 27/22 20060101AFI20241018BHJP
H04L 7/10 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
H04L27/22 D
H04L7/10
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023065510
(22)【出願日】2023-04-13
(71)【出願人】
【識別番号】000004330
【氏名又は名称】日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126561
【弁理士】
【氏名又は名称】原嶋 成時郎
(72)【発明者】
【氏名】加藤 賢晃
【テーマコード（参考）】
5K047
【Ｆターム（参考）】
5K047AA02
5K047BB01
5K047HH53
(57)【要約】
【課題】バースト通信のスループットを向上することが可能な無線受信装置およびバースト検出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無線通信装置のバースト検出部８７は、受信信号の振幅を正規化する正規化部８７１と、振幅が正規化された受信信号からプリアンブル信号を抽出するＬＰＦ８７２と、抽出されたプリアンブル信号の信号電力を算出する電力算出部８７３と、信号電力の平均値と電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値よりも大きい場合に、プリアンブル信号を検出したと判定する判定部８７５と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】無線通信装置のバースト検出部８７は、受信信号の振幅を正規化する正規化部８７１と、振幅が正規化された受信信号からプリアンブル信号を抽出するＬＰＦ８７２と、抽出されたプリアンブル信号の信号電力を算出する電力算出部８７３と、信号電力の平均値と電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値よりも大きい場合に、プリアンブル信号を検出したと判定する判定部８７５と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信されたデータフレームを受信して受信信号を出力する受信手段と、
前記受信信号の振幅を正規化する正規化手段と、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
前記受信信号の振幅を正規化する正規化手段と、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項2】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の信号抽出手段により抽出された前記プリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める電力算出手段と、
前記プリアンブル信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の信号抽出手段により抽出された前記プリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める電力算出手段と、
前記プリアンブル信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項3】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を第１の方向にシフトして第１の周波数シフト信号を生成する第１の周波数シフト手段と、
前記第１の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第１の信号電力を算出してその平均値を求める第１の電力算出手段と、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を前記第１の方向とは反対側の第２の方向にシフトして第２の周波数シフト信号を生成する第２の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第２の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第２の信号抽出手段と、
前記第２の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第２の信号電力を算出してその平均値を求める第２の電力算出手段と、
前記第１の信号電力の平均値と、前記第２の信号電力の平均値とを比較し、いずれか大きいほうを出力する電力比較手段と、
前記電力比較手段から出力された信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を第１の方向にシフトして第１の周波数シフト信号を生成する第１の周波数シフト手段と、
前記第１の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第１の信号電力を算出してその平均値を求める第１の電力算出手段と、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を前記第１の方向とは反対側の第２の方向にシフトして第２の周波数シフト信号を生成する第２の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第２の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第２の信号抽出手段と、
前記第２の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第２の信号電力を算出してその平均値を求める第２の電力算出手段と、
前記第１の信号電力の平均値と、前記第２の信号電力の平均値とを比較し、いずれか大きいほうを出力する電力比較手段と、
前記電力比較手段から出力された信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項4】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を、前記第１の信号抽出手段の信号抽出特性の範囲内に入らないようにシフトして第３の周波数シフト信号を生成する第３の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第３の周波数シフト信号から雑音信号を抽出する第３の信号抽出手段と、
前記雑音信号の信号電力を算出してその平均値を求める第３の電力算出手段と、
前記雑音信号の信号電力の平均値に基づいて前記電力閾値を算出する電力閾値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を、前記第１の信号抽出手段の信号抽出特性の範囲内に入らないようにシフトして第３の周波数シフト信号を生成する第３の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第３の周波数シフト信号から雑音信号を抽出する第３の信号抽出手段と、
前記雑音信号の信号電力を算出してその平均値を求める第３の電力算出手段と、
前記雑音信号の信号電力の平均値に基づいて前記電力閾値を算出する電力閾値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線受信装置。
【請求項5】
バースト送信されたデータフレームの到来を検出するバースト検出方法であって、
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、
前記受信信号の振幅を正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、
ことを特徴とするバースト検出方法。
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、
前記受信信号の振幅を正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、
ことを特徴とするバースト検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バースト送信されたデータフレームを検出する無線受信装置およびバースト検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＴＤＭ（時分割多重化：Time Division Multiplexing）通信などで用いられるバースト通信では、不連続な信号が不定期に送信（以下、バースト送信ともいう）されるため、無線受信装置は信号をいつ受信するか分からない。そのため、バースト通信を行なう無線受信装置では、バースト送信された信号を検出するバースト検出が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
バースト通信に用いられるデータフレームは、図１６（Ａ）に示すように、データ信号と、データ信号の先頭に付加されたプリアンブル信号とから構成されている。プリアンブル信号には、バースト検出に用いられる無変調のＣＷ信号と、クロック誤差の補正に用いられる交番信号（「１」と「０」の交番パターン）とが含まれる。
【0004】
バースト検出は、図１６（Ｂ）に示すように、ＬＰＦ（Low-pass filter）１００により、データフレームを受信して出力された受信信号からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部１０１によりＣＷ信号の信号電力を算出し、平均化部１０２により信号電力の平均値を求める。判定部１０３は、信号電力の平均値と、予め設定された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値以上であるときにＣＷ信号を検出したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０００－１３４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のバースト検出では、受信信号の信号電力が定格より低いときには、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）により受信信号の信号電力を増幅してからバースト検出を行なっている。そのため、受信信号の信号電力が定格より低いときには、図１６（Ｃ）に示すように、ＣＷ信号の信号電力が電力閾値を超えるまでに時間がかかり、バースト検出に遅延が発生してスループットが低下するという問題がある。
【0007】
そこで本発明は、バースト通信のスループットを向上することが可能な無線受信装置およびバースト検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信されたデータフレームを受信して受信信号を出力する受信手段と、前記受信信号の振幅を正規化する正規化手段と、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、を備えることを特徴とする無線受信装置である。
【0009】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線受信装置において、前記バースト検出手段は、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、前記第１の信号抽出手段により抽出された前記プリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める電力算出手段と、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0010】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線受信装置において、前記バースト検出手段は、振幅が正規化された前記受信信号の周波数を第１の方向にシフトして第１の周波数シフト信号を生成する第１の周波数シフト手段と、前記第１の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、前記第１の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第１の信号電力を算出してその平均値を求める第１の電力算出手段と、振幅が正規化された前記受信信号の周波数を前記第１の方向とは反対側の第２の方向にシフトして第２の周波数シフト信号を生成する第２の周波数シフト手段と、前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第２の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第２の信号抽出手段と、前記第２の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第２の信号電力を算出してその平均値を求める第２の電力算出手段と、前記第１の信号電力の平均値と、前記第２の信号電力の平均値とを比較し、いずれか大きいほうを出力する電力比較手段と、前記電力比較手段から出力された信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0011】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の無線受信装置において、前記バースト検出手段は、振幅が正規化された前記受信信号の周波数を、前記第１の信号抽出手段の信号抽出特性の範囲内に入らないようにシフトして第３の周波数シフト信号を生成する第３の周波数シフト手段と、前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第３の周波数シフト信号から雑音信号を抽出する第３の信号抽出手段と、前記雑音信号の信号電力を算出してその平均値を求める第３の電力算出手段と、前記雑音信号の信号電力の平均値に基づいて前記電力閾値を算出する電力閾値算出手段と、を備えることを特徴とする。
【0012】
請求項５に記載の発明は、バースト送信されたデータフレームの到来を検出するバースト検出方法であって、データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、前記受信信号の振幅を正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項１および５に記載の発明によれば、受信信号の信号レベルが低い場合に従来行なわれていたＡＧＣによるレベル調整が不要となるので、検出遅延を抑制してフレームデータのスループットを向上させることが可能である。
【0014】
また、請求項２に記載の発明によれば、振幅が正規化された受信信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較してバースト検出を行なうので、電力閾値を例えば所望のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が得られるような値に設定することにより、精度よくバースト検出を行なうことが可能である。
【0015】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについて信号抽出手段によりプリアンブル信号の抽出を行なうことにより、信号抽出手段の帯域幅を狭くすることができる。そのため、周波数オフセット耐性を従来と同等に維持したまま、雑音耐性を向上させることが可能である。
【0016】
また、請求項４に記載の発明によれば、所望のＳＮＲを満たすために必要な電力閾値を雑音電力から算出してバースト検出に用いるので、バースト信号を受信していないときに受信信号の振幅が正規化されてもＳＮＲは低いままなので、誤検出を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態２に係るバースト検出部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図10】この発明の実施の形態３に係るバースト検出部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図13】この発明の実施の形態４に係るバースト検出部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図16】（Ａ）は従来のバースト通信に用いられるデータフレームのフレーム構成を示し、（Ｂ）は従来のバースト検出部の概略構成を示し、（Ｃ）はＣＷ信号を用いた従来のバースト検出を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、以下では、この発明の特徴的な構成について説明し、無線通信を行う際の従来と同様の仕組みについては説明を省略する。
【0019】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態に係る無線通信装置（無線受信装置）２を用いた無線通信システム１の概略構成を示す図である。無線通信システム１を構成する無線通信の送受信局のそれぞれに、無線通信装置２およびアンテナ３が配置される。無線通信装置２同士は、アンテナ３を介して無線回線４によって相互に接続される。なお、無線回線４には、通信衛星などが中継局として用いられる場合がある。
図１は、この発明の実施の形態に係る無線通信装置（無線受信装置）２を用いた無線通信システム１の概略構成を示す図である。無線通信システム１を構成する無線通信の送受信局のそれぞれに、無線通信装置２およびアンテナ３が配置される。無線通信装置２同士は、アンテナ３を介して無線回線４によって相互に接続される。なお、無線回線４には、通信衛星などが中継局として用いられる場合がある。
【0020】
まず、この実施の形態において、本発明に係る無線受信装置に相当する無線通信装置２の概略構成を説明する。
【0021】
無線通信装置２は、インターフェース部５と、送信部６と、分波器７と、受信部８と、を備える（図１の下側参照）。
【0022】
ここで、無線通信装置２は、送信用の機序と受信用の機序とを備えて送受信を行う装置であるところ、以下の説明では、送信用の機序を用いて送信に纏わる処理を行う場合の無線通信装置２のことを「送信側」と称し、受信用の機序を用いて受信に纏わる処理を行う場合の無線通信装置２のことを「受信側」と称する。
【0023】
インターフェース部５は、主として、データ回線終端装置５１（データ通信装置やデータ回線装置と呼ばれる機器を含む）を備える。インターフェース部５は、通信対象の伝送データの入力を受け、この伝送データを、データ回線終端装置５１を介して、送信部６へと出力する。
【0024】
送信部６は、インターフェース部５から出力される伝送データの入力を受け、伝送データをマッピング処理したデータ信号と、データ信号の先頭に配置されるプリアンブル信号とを結合してデータフレームを生成し、さらに、データフレームに所定の周波数の搬送波信号を重畳させてデジタル変調する。なお、プリアンブル信号には、バースト検出に用いられる無変調のＣＷ信号と、クロック誤差の補正に用いられる交番信号とが含まれる。また、無線通信システム１において用いられる変調方式は、特定の方式に限定されるものではないものの、例えば直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）が用いられる。
【0025】
送信部６は、デジタル変調されたデータフレームをアナログ信号に変換した上で、所定周波数よりも高周波の高周波信号に周波数変換し、パワーアンプで増幅した上で送信信号として出力する。送信信号は、送信部６から分波器７を介してアンテナ３へと導かれ、アンテナ３から無線回線４を介して他方の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置２のアンテナ３へと、電波としてバースト送信される。
【0026】
また、他方の（言い換えると、この通信では送信側になる）無線通信装置２のアンテナ３から無線回線４を介して送信信号が当該の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置２のアンテナ３へと電波としてバースト送信されると、アンテナ３は、受信した電波を電気信号（受信信号）へと変換して出力する。
【0027】
アンテナ３から出力される受信信号は、分波器７を介して受信部８へと導かれる。受信部８は、受信信号の入力を受け、受信信号を、所定の周波数帯域の信号のみを通過させるチャンネルフィルタを通過させた上で、前記高周波よりも低い周波数の信号に変換する。受信部８は、さらに、周波数変換した受信信号をデジタル信号に変換して出力する。
【0028】
受信部８は、デジタルの受信信号に対して直交検波処理（復調）を施して位相が相互に直交する同相成分（Ｉｃｈ）のベースバンド信号と直交成分（Ｑｃｈ）のベースバンド信号とを生成する。なお、以降の説明では同相成分と直交成分との各々別々に着目する必要がある場合を除いて同相成分と直交成分とを特に区別することなくどちらにも共通する内容として説明し、また、図面では同相成分の信号と直交成分の信号とを１つの信号線で表す。
【0029】
受信部８は、復調されたベースバンド信号に基づいてバースト検出を行なう。このバースト検出によりデータフレームの到来が検出されると、受信したデータフレームに周波数オフセット補正、クロック誤差の補正、位相補正などを施す。そして、受信部８は、各種補正が施されたデータフレームからプリアンブル信号を分離し、データ信号にデマッピング処理を施して伝送データを生成し、インターフェース部５へと出力する。
【0030】
本実施の形態に係るバースト検出では、受信信号の振幅を正規化し、振幅が正規化された受信信号からプリアンブル信号を検出することにより、データフレームの到来を検出する。より具体的には、受信信号の振幅を正規化し、振幅が正規化された受信信号からプリアンブル信号を抽出し、抽出されたプリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める。そして、プリアンブル信号の信号電力の平均値と、予め設定された電力閾値とを比較し、プリアンブル信号の信号電力の平均値が電力閾値よりも大きい場合に、プリアンブル信号を検出したと判定する。これにより、受信信号の信号電力が定格よりも低い場合に従来行なわれていたＡＧＣによるレベル調整の完了を待たずにＣＷ信号を検出することができるので、検出遅延を抑制してフレームデータのスループットを向上させることが可能である。
【0031】
図２は、送信部６の概略構成を示す機能ブロック図である。送信部６は、ＦＩＦＯメモリ６１と、マッピング部６２と、ＣＷ信号生成部６３ａと、交番信号生成部６３ｂと、結合部６４と、送信ＲＯＦ６５と、直交変調部６６と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）６７と、混合器６８と、局部発振器６９と、パワーアンプ６１０と、を備える。
【0032】
ＦＩＦＯメモリ６１は、インターフェース部５から出力された伝送データを一時的に記憶してマッピング部６２へ出力するメモリであり、いわゆる、先入れ先出し法により伝送データをマッピング部６２へ転送する。
【0033】
マッピング部６２は、伝送データのバイナリデータ列に対し、所定の信号点配置になるようにマッピング処理を施してシンボル列からなるデータ信号を生成して結合部６４へ出力する。ＣＷ信号生成部６３ａは、バースト検出に用いられる無変調の連続波であるＣＷ信号を生成して結合部６４へ出力する。交番信号生成部６３ｂは、クロック誤差の補正に用いられる交番信号を生成して結合部６４へ出力する。
【0034】
結合部６４は、マッピング部６２から入力されたデータ信号の先頭に、ＣＷ信号生成部６３ａから入力されたＣＷ信号と、交番信号生成部６３ｂから入力された交番信号とを結合してデータフレームＤＦ（図５（Ａ）参照）を生成して送信ＲＯＦ６５へ出力する。送信ＲＯＦ６５は、ロールオフフィルタの機能を備え、結合部６４から入力されたデータフレームＤＦに帯域制限処理を施して直交変調部６６へ出力する。
【0035】
直交変調部６６は、送信ＲＯＦ６５から入力されたデータフレームＤＦに所定の周波数の搬送波信号を重畳させてデジタル変調してＤＡＣ６７へ出力する。なお、直交変調部６６において用いられる変調方式は、特定の方式に限定されるものではないものの、例えば直交振幅変調が用いられる。
【0036】
ＤＡＣ６７は、直交変調部６６から入力されたデータフレームＤＦをアナログ信号の送信信号に変換して混合器６８へ出力する。局部発振器６９は、所定の固定周波数を持つ局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号を混合器６８へ出力する。混合器６８は、ＤＡＣ６７から入力された送信信号に局部発振信号を混合して所定の周波数よりも高周波の信号に変換する。
【0037】
パワーアンプ６１０は、混合器６８にて周波数変換された送信信号を増幅してアンテナ３へ出力する。アンテナ３は、パワーアンプ６１０にて増幅された送信信号を他方の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置２のアンテナ３へと、電波として送信する。なお、図示してはいないが、パワーアンプ６１０とアンテナ３との間には分波器７が接続されている。
【0038】
図３は、受信部８の概略構成を示す機能ブロック図である。受信部８は、チャンネルフィルタ８１と、混合器８２と、局部発振器８３と、可変ＡＴＴ（attenuator）８４と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）８５と、直交検波部８６と、バースト検出部８７と、タイミング制御部８８と、ＡＦＣ（Automatic frequency control）８９と、受信ＲＯＦ８１０と、シンボル再生部８１１と、ＡＰＣ（Automatic Phase Control）８１２と、分離部８１３と、デマッピング部８１４と、ＡＧＣ８１５と、ＤＡＣ８１６と、を備える。
【0039】
アンテナ３は、受信した電波を電気信号（受信信号）へと変換してチャンネルフィルタ８１へ出力する。アンテナ３とチャンネルフィルタ８１との間には分波器７が接続されている。チャンネルフィルタ８１は、アンテナ３から入力された受信信号のうち所定の周波数帯域を通過させて混合器８２へ出力する。局部発振器８３は、所定の固定周波数を持つ局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号を混合器８２へ出力する。混合器８２は、チャンネルフィルタ８１から入力された受信信号に局部発振信号を混合して所定の周波数よりも低い周波数の信号に変換し、可変ＡＴＴ８４へ出力する。
【0040】
可変ＡＴＴ８４は、減衰器を含み、混合器８２から出力された受信信号を、外部からの信号に応じて減衰量を調整して減衰させてＡＤＣ８５へ出力する。可変ＡＴＴ８４における減衰量は、ＤＡＣ８１６を介して供給されるＡＧＣ８１５の制御信号に基づいて変化する。
【0041】
ＡＤＣ８５は、可変ＡＴＴ８４から入力された受信信号をデジタル信号に変換する。直交検波部８６は、受信信号に直交検波処理を施して位相が相互に直交する同相成分（Ｉｃｈ）のベースバンド信号と直交成分（Ｑｃｈ）のベースバンド信号とを生成する。
【0042】
バースト検出部８７は、直交検波部８６から入力されたベースバンド信号からバースト検出を行なう。バースト検出部８７は、バースト検出によりデータフレームＤＦの到来が検出した場合には、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する。検出フラグが入力されたタイミング制御部８８は、各モジュールに対しデータフレームＤＦに対する処理を行なわせるためのイネーブル信号を出力する。
【0043】
ＡＦＣ８９は、タイミング制御部８８からのイネーブル信号に応じて、ベースバンド信号のデータフレームＤＦに周波数オフセット補正を行なって受信ＲＯＦ８１０へ出力する。受信ＲＯＦ８１０は、ロールオフフィルタの機能を備え、ＡＦＣ８９から入力されたベースバンド信号に帯域制限処理を施してシンボル再生部８１１へ出力する。
【0044】
シンボル再生部８１１は、受信ＲＯＦ８１０から入力されたベースバンド信号のデータフレームＤＦに含まれる交番信号を用いてクロック誤差を補正し、ＡＰＣ８１２へ出力する。ＡＰＣ８１２は、シンボル再生部８１１から入力されたベースバンド信号のデータフレームＤＦに位相補正を行い分離部８１３へ出力する。
【0045】
分離部８１３は、データフレームＤＦからデータ信号を分離してデマッピング部８１４へ出力する。デマッピング部８１４は、分離部８１３から入力されたシンボル列データからなる信号（同相成分と直交成分とのそれぞれ）に対してデマッピング処理（復号処理）を施し、シンボル列データをバイナリデータ列の伝送データに変換してインターフェース部５へ出力する。
【0046】
図４は、バースト検出部８７の概略構成を示す機能ブロック図である。バースト検出部８７は、正規化部（正規化手段）８７１と、ＬＰＦ（第１の信号抽出手段）８７２と、電力算出部（電力算出手段）８７３と、平均化部（電力算出手段）８７４と、判定部（判定手段）８７５と、を備える。
【0047】
正規化部８７１は、図５（Ｂ）に示すように、受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、振幅を１に正規化する。ＬＰＦ８７２は、受信信号からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３へ出力する。電力算出部８７３は、ＬＰＦ８７２から入力された受信信号の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４へ出力する。平均化部８７４は、電力算出部８７３により算出された信号電力の平均値を求め、判定部８７５へ出力する。
【0048】
判定部８７５は、平均化部８７４から入力された信号電力の平均値と、予め設定された電力閾値とを比較し、図５（Ｂ）に示すように、信号電力の平均値が電力閾値以上であるときにＣＷ信号を検出したと判定する。なお、電力閾値は、所望のＳＮＲが得られるような値が予め設定されて図示しないメモリなどに記憶され、判定部８７５へ出力される。
【0049】
次に上記の実施の形態におけるバースト検出部８７の作用について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【0050】
バースト検出部８７は、直交検波部８６からデータフレームＤＦの受信信号が入力されると、正規化部８７１が受信信号の振幅を正規化する（ステップＳ１）。
【0051】
バースト検出部８７のＬＰＦ８７２は、振幅が正規化された受信信号からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧する（ステップＳ２）。
【0052】
バースト検出部８７の電力算出部８７３は、ＬＰＦ８７２から入力されたＣＷ信号の信号電力を算出し、平均化部８７４は、電力算出部８７３から入力された信号電力の平均値を算出する。（ステップＳ３）。
【0053】
バースト検出部８７の判定部８７５は、平均化部８７４から入力された信号電力の平均値と、メモリから読み出して入力された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値よりも大きい場合にＣＷ信号を検出したと判定し、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する（ステップＳ４）。
【0054】
以上で説明したように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、ＡＧＣによる受信レベルの調整を待たずに電力閾値を超えるＣＷ信号が検出できるので、受信信号のレベル調整を待つ間に発生していた検出遅延を抑制してバースト通信のスループットを向上させることが可能である。
【0055】
（実施の形態２）
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態２に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態２に係る無線通信システムは、振幅を正規化した受信信号からバースト検出を行なう際に、電力閾値を雑音電力から算出して用いる点で実施の形態１と異なる。なお、以下では、実施の形態１に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態２に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態２に係る無線通信システムは、振幅を正規化した受信信号からバースト検出を行なう際に、電力閾値を雑音電力から算出して用いる点で実施の形態１と異なる。なお、以下では、実施の形態１に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
【0056】
実施の形態１のバースト検出部８７では、バースト信号を受信していないときに受信信号の振幅が正規化されて誤検出が発生する可能性がある。そのため、本実施の形態２のバースト検出では、所望のＳＮＲを満たすために必要な電力閾値を雑音電力から算出してバースト検出に用いる。これにより、バースト信号を受信していないときに受信信号の振幅が正規化されてもＳＮＲは低いままなので、誤検出を防ぐことが可能となる。
【0057】
図７は、本実施の形態２に係る無線通信システム１のバースト検出部８７の概略構成を示す機能ブロック図である。バースト検出部８７は、正規化部（正規化手段）８７１と、周波数シフト部（第３の周波数シフト手段）８７６と、ＬＰＦ（第３の信号抽出手段）８７７と、電力算出部（第３の電力算出手段）８７８と、平均化部（第３の電力算出手段）８７９と、電力閾値算出部（電力閾値算出手段）８７１０と、判定部（判定手段）８７５と、を備える。
【0058】
実施の形態１と同様に、正規化部８７１は、図５（Ｂ）に示すように、受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、振幅を１に正規化する。
【0059】
図８（Ａ）は、振幅が正規化された受信信号Ｒのスペクトラムを示す。図８（Ｂ）に示すように、ＬＰＦ８７２は、図中破線で示すフィルタ特性（信号抽出特性）を備えており、振幅が正規化された受信信号からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３へ出力する。なお、ＬＰＦ８７２のフィルタ特性は、受信信号Ｒの想定される周波数オフセットが±Δｆである場合、通常は周波数オフセットΔｆの２倍の帯域幅である２Δｆが用いられる。
【0060】
実施の形態１と同様に、電力算出部８７３は、ＬＰＦ８７２から入力された受信信号の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４へ出力する。平均化部８７４は、電力算出部８７３により算出された信号電力の平均値を求め、判定部８７５へ出力する。
【0061】
周波数シフト部８７６は、図８（Ｃ）に示すように、振幅が正規化された受信信号ＲをＬＰＦ８７７の帯域幅２Δｆに入らない周波数、例えば、－ｆｓｙｍ／４（ｆｓｙｍ：シンボル周波数）にシフトして周波数シフト信号（第３の周波数シフト信号）Ｒｓを生成する。ＬＰＦ８７７は、図８（Ｄ）に破線で示すように、ＬＰＦ８７２と同じフィルタ特性を有しており、周波数シフト信号Ｒｓから雑音信号を抽出する。
【0062】
電力算出部８７８は、ＬＰＦ８７７から入力された雑音信号の信号電力を算出し、平均化部８７９は、電力算出部８７８から入力された信号電力の平均値（以下、雑音電力ともいう）を算出する。
【0063】
電力閾値算出部８７１０は、平均化部８７９から入力された雑音電力に基づいて電力閾値を算出し、判定部８７５へ出力する。ここで、ＳＮＲは、下記式（１）により求められる。したがって、下記式（２）に示すように、雑音電力に目標とするＳＮＲ（以下、ＳＮＲ閾値という）を乗算することにより、ＳＮＲ閾値を得るために必要な電力閾値が求められる。
ＳＮＲ＝信号電力／雑音電力・・・・・・・（１）
電力閾値＝ＳＮＲ閾値×雑音電力・・・・（２）
ＳＮＲ＝信号電力／雑音電力・・・・・・・（１）
電力閾値＝ＳＮＲ閾値×雑音電力・・・・（２）
【0064】
判定部８７５は、平均化部８７４から入力された信号電力の平均値と、電力閾値算出部８７１０から入力された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値以上である場合にＣＷ信号を検出したと判定し、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する。
【0065】
次に上記の実施の形態２におけるバースト検出部８７の作用について、図９のフローチャートに基づいて説明する。
【0066】
バースト検出部８７は、直交検波部８６からデータフレームＤＦの受信信号が入力されると、正規化部８７１が受信信号の振幅を正規化する（ステップＳ１）。
【0067】
バースト検出部８７のＬＰＦ８７２は、振幅が正規化された受信信号からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧する（ステップＳ２）。
【0068】
バースト検出部８７の電力算出部８７３は、ＬＰＦ８７２から入力されたＣＷ信号の信号電力を算出し、平均化部８７４は、電力算出部８７３から入力された信号電力の平均値を算出する。（ステップＳ３）。
【0069】
一方、バースト検出部８７の周波数シフト部８７６は、振幅が正規化された受信信号がＬＰＦ８７７の帯域幅２Δｆに入らない位置に周波数をシフトして周波数シフト信号を生成する（ステップＳ５）。ＬＰＦ８７７は、周波数シフト信号から雑音信号を抽出する（ステップＳ６）。
【0070】
電力算出部８７８は、ＬＰＦ８７７から入力された雑音信号の信号電力を算出し、平均化部８７９は、電力算出部８７８から入力された信号電力の平均値（雑音電力）を算出する（ステップＳ７）。
【0071】
電力閾値算出部８７１０は、平均化部８７９から入力された雑音電力と、所望のＳＮＲ閾値とに基づいて電力閾値を算出し、判定部８７５へ出力する（ステップＳ８）。
【0072】
判定部８７５は、平均化部８７４から入力された信号電力の平均値と、電力閾値算出部８７１０から入力された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値以上である場合にＣＷ信号を検出したと判定し、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する（ステップＳ４）。
【0073】
以上で説明したように、本実施の形態２に係る無線通信システム１によれば、所望のＳＮＲを満たすために必要な電力閾値を雑音電力から算出してバースト検出に用いる。これにより、バースト信号を受信していないときに受信信号の振幅が正規化されてもＳＮＲは低いままなので、誤検出を防ぐことが可能となる。また、実施の形態１と同様に、ＡＧＣによる受信レベルの調整を待たずに電力閾値を超えるＣＷ信号が検出できるので、受信信号のレベル調整を待つ間に発生していた検出遅延を抑制してバースト通信のスループットを向上させることが可能である。
【0074】
（実施の形態３）
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態３に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態３に係る無線通信システムは、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについてＬＰＦによるＣＷ信号の抽出を行い、抽出した２種類のＣＷ信号のうち信号電力が大きいほうを電力閾値と比較してバースト検出を行なう点で実施の形態１と異なっている。なお、以下では、実施の形態１に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態３に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態３に係る無線通信システムは、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについてＬＰＦによるＣＷ信号の抽出を行い、抽出した２種類のＣＷ信号のうち信号電力が大きいほうを電力閾値と比較してバースト検出を行なう点で実施の形態１と異なっている。なお、以下では、実施の形態１に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
【0075】
実施の形態１のバースト検出部８７では、受信信号のＣＮＲ（Career-to-Noise Ratio）が低い場合におけるバースト検出精度の劣化対策として、受信信号をＬＰＦへ入力し雑音を抑圧している。その際に、ＬＰＦの帯域幅を狭くするほど雑音への耐性は高くなるが、その一方でＬＰＦの帯域幅を狭くすると許容できる周波数オフセットの大きさが小さくなってしまう。そのため、本実施の形態３のバースト検出では、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについて帯域幅を狭くしたＬＰＦによりＣＷ信号の抽出を行なうことにより、周波数オフセット耐性を実施の形態１と同等に維持したまま、雑音耐性を向上させることが可能である。
【0076】
図１０は、本実施の形態３に係る無線通信システム１のバースト検出部８７の概略構成を示す機能ブロック図である。バースト検出部８７は、正規化部（正規化手段）８７１と、第１の周波数シフト部（第１の周波数シフト手段）８７６Ａと、ＬＰＦ（第１の信号抽出手段）８７２Ａと、電力算出部（第１の電力算出手段）８７３Ａと、平均化部（第１の電力算出手段）８７４Ａと、第２の周波数シフト部（第２の周波数シフト手段）８７６Ｂと、ＬＰＦ（第２の信号抽出手段）８７２Ｂと、電力算出部（第２の電力算出手段）８７３Ｂと、平均化部（第２の電力算出手段）８７４Ｂと、電力比較部（比較手段）８７１１と、判定部（判定手段）８７５と、を備える。
【0077】
実施の形態１と同様に、正規化部８７１は、図５（Ｂ）に示すように、受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、振幅を１に正規化する。
【0078】
図１１（Ａ）は、振幅が正規化された受信信号のスペクトラムを示す。第１の周波数シフト部８７６Ａは、図１１（Ｂ）に示すように、受信信号の周波数を、受信信号の想定される周波数オフセットΔｆの１／２だけプラス方向（第１の方向）にシフトした第１の周波数シフト信号Ｒｓ１を生成する。
【0079】
同様に、第２の周波数シフト部８７６Ｂは、図１１（Ｄ）に示すように、受信信号の周波数を、周波数オフセットΔｆの１／２だけマイナス方向（第１の方向とは反対側の第２の方向）にシフトした第２の周波数シフト信号Ｒｓ２を生成する。
【0080】
ＬＰＦ８７２Ａは、図１１（Ｃ）に示すように、図中破線で示すフィルタ特性（信号抽出特性）を備えており、第１の周波数シフト信号Ｒｓ１からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３Ａへ出力する。ＬＰＦ８７２Ａのフィルタ特性は、受信信号の想定される周波数オフセットが±Δｆである場合、通常は周波数オフセットΔｆの２倍の帯域幅である２Δｆが用いられるが、本実施の形態２では、２Δｆの半分のΔｆが用いられる。
【0081】
ＬＰＦ８７２Ｂは、図１１（Ｅ）に示すように、図中破線で示すフィルタ特性（信号抽出特性）を備えており、第２の周波数シフト信号Ｒｓ２からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３Ｂへ出力する。ＬＰＦ８７２Ｂのフィルタ特性は、ＬＰＦ８７２Ａと同じフィルタ特性を備えており、その帯域幅はΔｆとなっている。
【0082】
このように、本実施の形態３では、受信信号Ｒの周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２を生成し、この２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２それぞれについてＬＰＦによりＣＷ信号の抽出を行なうことにより、ＬＰＦの帯域幅を従来（実施の形態１）の半分にすることができる。
【0083】
実施の形態１と同様に、電力算出部８７３Ａは、ＬＰＦ８７２Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４Ａへ出力する。平均化部８７４Ａは、電力算出部８７３Ａにより算出された信号電力の平均値を求め、電力比較部８７１１へ出力する。
【0084】
上記と同様に、電力算出部８７３Ｂは、ＬＰＦ８７２Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４Ｂへ出力する。平均化部８７４Ｂは、電力算出部８７３Ｂにより算出された信号電力の平均値を求め、電力比較部８７１１へ出力する。
【0085】
電力比較部８７１１は、平均化部８７４Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力の平均値と、平均化部８７４Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力の平均値とを比較し、大きい方を判定部８７５へ出力する。すなわち、受信信号Ｒの周波数オフセットがマイナス方向のときには、第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力の平均値が第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力の平均値よりも大きくなる。また、受信信号Ｒの周波数オフセットがプラス方向のときには、第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力の平均値が第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力の平均値よりも大きくなる。
【0086】
判定部８７５は、電力比較部８７１１から入力された信号電力の平均値と、予め設定された電力閾値とを比較し、図５（Ｂ）に示すように、信号電力の平均値が電力閾値以上であるときにＣＷ信号を検出したと判定する。
【0087】
次に上記の実施の形態３におけるバースト検出部８７の作用について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【0088】
バースト検出部８７は、直交検波部８６からデータフレームＤＦの受信信号が入力されると、正規化部８７１が受信信号の振幅を正規化する（ステップＳ１）。
【0089】
第１の周波数シフト部８７６Ａは、受信信号の周波数を周波数オフセットΔｆの１／２だけプラス方向にシフトした第１の周波数シフト信号Ｒｓ１を生成する。同様に、第２の周波数シフト部８７６Ｂは、受信信号の周波数を周波数オフセットΔｆの１／２だけマイナス方向にシフトした第２の周波数シフト信号Ｒｓ２を生成する（ステップＳ１０）。
【0090】
バースト検出部８７のＬＰＦ８７２Ａは、第１の周波数シフト信号Ｒｓ１からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、ＬＰＦ８７２Ｂは、第２の周波数シフト信号Ｒｓ２からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧する（ステップＳ２）。
【0091】
バースト検出部８７の電力算出部８７３Ａは、ＬＰＦ８７２Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力を算出し、平均化部８７４Ａは、電力算出部８７３Ａから入力された信号電力の平均値を算出する。同様に、電力算出部８７３Ｂは、ＬＰＦ８７２Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力を算出し、平均化部８７４Ｂは、電力算出部８７３Ｂから入力された信号電力の平均値を算出する（ステップＳ３）。
【0092】
電力比較部８７１１は、平均化部８７４Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力の平均値と、平均化部８７４Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力の平均値とを比較し、大きい方を判定部８７５へ出力する（ステップＳ１１）。
【0093】
判定部８７５は、電力比較部８７１１から入力された信号電力の平均値と、メモリから読み出して入力された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値よりも大きい場合にＣＷ信号を検出したと判定し、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する（ステップＳ４）。
【0094】
以上で説明したように、本実施の形態３に係る無線通信システム１によれば、受信信号Ｒの周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２を生成し、この２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２それぞれについてＬＰＦによりＣＷ信号の抽出を行なうことにより、ＬＰＦの帯域幅を従来（実施の形態１）の半分にすることができる。そのため、周波数オフセット耐性を実施の形態１と同等に維持したまま、雑音耐性を向上させることが可能である。また、実施の形態１と同様に、ＡＧＣによる受信レベルの調整を待たずに電力閾値を超えるＣＷ信号が検出できるので、受信信号のレベル調整を待つ間に発生していた検出遅延を抑制してバースト通信のスループットを向上させることが可能である。
【0095】
（実施の形態４）
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態４に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態４に係る無線通信システムは、実施の形態１と、実施の形態２と、実施の形態３とを組み合わせたものである。すなわち、本実施の形態４のバースト検出部８７は、データフレームＤＦを受信した受信信号の振幅を正規化し、振幅を正規化した受信信号の雑音部分から電力閾値を算出するとともに、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについてＬＰＦによるＣＷ信号の抽出を行い、抽出した２種類のＣＷ信号のうち信号電力が大きいほうを電力閾値と比較してバースト検出を行なう。なお、以下では、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
次に、本発明の無線受信装置およびバースト検出方法を用いた実施の形態４に係る無線通信システムについて説明する。本実施の形態４に係る無線通信システムは、実施の形態１と、実施の形態２と、実施の形態３とを組み合わせたものである。すなわち、本実施の形態４のバースト検出部８７は、データフレームＤＦを受信した受信信号の振幅を正規化し、振幅を正規化した受信信号の雑音部分から電力閾値を算出するとともに、受信信号の周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号を生成し、この２種類の周波数シフト信号それぞれについてＬＰＦによるＣＷ信号の抽出を行い、抽出した２種類のＣＷ信号のうち信号電力が大きいほうを電力閾値と比較してバースト検出を行なう。なお、以下では、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に係る無線通信システム１と同一の構成については、同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
【0096】
図１３は、本実施の形態４に係る無線通信システム１のバースト検出部８７の概略構成を示す機能ブロック図である。バースト検出部８７は、正規化部（正規化手段）８７１と、第１の周波数シフト部（第１の周波数シフト手段）８７６Ａと、ＬＰＦ（第１の信号抽出手段）８７２Ａと、電力算出部（第１の電力算出手段）８７３Ａと、平均化部（第１の電力算出手段）８７４Ａと、第２の周波数シフト部（第２の周波数シフト手段）８７６Ｂと、ＬＰＦ（第２の信号抽出手段）８７２Ｂと、電力算出部（第２の電力算出手段）８７３Ｂと、平均化部（第２の電力算出手段）８７４Ｂと、電力比較部（比較手段）８７１１と、第３の周波数シフト部（第３の周波数シフト手段）８７６と、ＬＰＦ（第３の信号抽出手段）８７７と、電力算出部（第３の電力算出手段）８７８と、平均化部（第３の電力算出手段）８７９と、電力閾値算出部（電力閾値算出手段）８７１０と、判定部（判定手段）８７５と、を備える。
【0097】
実施の形態１と同様に、正規化部８７１は、図５（Ｂ）に示すように、受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、振幅を１に正規化する。
【0098】
図１４（Ａ）は、振幅が正規化された受信信号のスペクトラムを示す。第１の周波数シフト部８７６Ａは、図１４（Ｂ）に示すように、受信信号の周波数を、受信信号の想定される周波数オフセットΔｆの１／２だけプラス方向（第１の方向）にシフトした第１の周波数シフト信号Ｒｓ１を生成する。
【0099】
同様に、第２の周波数シフト部８７６Ｂは、図１４（Ｄ）に示すように、受信信号の周波数を、周波数オフセットΔｆの１／２だけマイナス方向（第１の方向とは反対側の第２の方向）にシフトした第２の周波数シフト信号Ｒｓ２を生成する。
【0100】
ＬＰＦ８７２Ａは、図１４（Ｃ）に示すように、図中破線で示すフィルタ特性（信号抽出特性）を備えており、第１の周波数シフト信号Ｒｓ１からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３Ａへ出力する。
【0101】
ＬＰＦ８７２Ｂは、図１４（Ｅ）に示すように、図中破線で示すフィルタ特性（信号抽出特性）を備えており、第２の周波数シフト信号Ｒｓ２からＣＷ信号を抽出して雑音を抑圧し、電力算出部８７３Ｂへ出力する。ＬＰＦ８７２Ｂのフィルタ特性は、ＬＰＦ８７２Ａと同じフィルタ特性を備えており、その帯域幅はΔｆとなっている。
【0102】
電力算出部８７３Ａは、ＬＰＦ８７２Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４Ａへ出力する。平均化部８７４Ａは、電力算出部８７３Ａにより算出された信号電力の平均値を求め、電力比較部８７１１へ出力する。
【0103】
上記と同様に、電力算出部８７３Ｂは、ＬＰＦ８７２Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力を算出し、算出した信号電力を平均化部８７４Ｂへ出力する。平均化部８７４Ｂは、電力算出部８７３Ｂにより算出された信号電力の平均値を求め、電力比較部８７１１へ出力する。
【0104】
電力比較部８７１１は、平均化部８７４Ａから入力された第１の周波数シフト信号Ｒｓ１の信号電力の平均値と、平均化部８７４Ｂから入力された第２の周波数シフト信号Ｒｓ２の信号電力の平均値とを比較し、大きい方を判定部８７５へ出力する。
【0105】
第３の周波数シフト部８７６は、図１４（Ｆ）に示すように、振幅が正規化された受信信号ＲをＬＰＦ８７７の帯域幅Δｆに入らない周波数、例えば、－ｆｓｙｍ／４（ｆｓｙｍ：シンボル周波数）にシフトして第３の周波数シフト信号Ｒｓを生成する。ＬＰＦ８７７は、図１４（Ｇ）に破線で示すように、ＬＰＦ８７２Ａ、８７２Ｂと同じフィルタ特性を有しており、周波数シフト信号Ｒｓから雑音信号を抽出する。
【0106】
電力算出部８７８は、ＬＰＦ８７７から入力された雑音信号の信号電力を算出し、平均化部８７９は、電力算出部８７８から入力された信号電力の平均値（以下、雑音電力ともいう）を算出する。
【0107】
電力閾値算出部８７１０は、実施の形態２と同様に、平均化部８７９から入力された雑音電力に基づいて電力閾値を算出し、判定部８７５へ出力する。
【0108】
判定部８７５は、電力比較部８７１１から入力された信号電力の平均値と、電力閾値算出部８７１０から入力された電力閾値とを比較し、信号電力の平均値が電力閾値以上である場合にＣＷ信号を検出したと判定し、検出フラグをタイミング制御部８８へ出力する。
【0109】
図１５は、上記の実施の形態４におけるバースト検出部８７の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１５に示すフローチャートは、図６に示す実施の形態１の処理手順と、図９に示す実施の形態２の処理手順と、図１２に示す実施の形態３の処理手順とを組み合わせたものであり、同じ処理については同じ符号を付しているため、詳しい説明は省略する。
【0110】
以上で説明したように、本実施の形態４に係る無線通信システム１によれば、実施の形態１と同様に、ＡＧＣによる受信レベルの調整を待たずに電力閾値を超えるＣＷ信号が検出できるので、受信信号のレベル調整を待つ間に発生していた検出遅延を抑制してバースト通信のスループットを向上させることが可能である。
【0111】
また、本実施の形態４に係る無線通信システム１によれば、実施の形態２と同様に、所望のＳＮＲを満たすために必要な電力閾値を雑音電力から算出してバースト検出に用いる。これにより、バースト信号を受信していないときに受信信号の振幅が正規化されてもＳＮＲは低いままなので、誤検出を防ぐことが可能となる。
【0112】
さらに、本実施の形態４に係る無線通信システム１によれば、実施の形態３と同様に、受信信号Ｒの周波数をシフトして２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２を生成し、この２種類の周波数シフト信号Ｒｓ１、Ｒｓ２それぞれについてＬＰＦによりＣＷ信号の抽出を行なうことにより、ＬＰＦの帯域幅を従来（実施の形態１）の半分にすることができる。そのため、周波数オフセット耐性を実施の形態１と同等に維持したまま、雑音耐性を向上させることが可能である。
【0113】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。
【0114】
例えば、上記の実施の形態では、バースト検出に用いるプリアンブル信号としてＣＷ信号を用いたが、ＣＷ信号以外の信号、例えば交番信号などを用いてもよい。この場合、プリアンブル信号からＣＷ信号を省略することができるので、プリアンブル信号のデータ量が小さくなりスループットが向上する。
【符号の説明】
【0115】
１ 無線通信システム
２ 無線通信装置
５ 送信部
８ 受信部（受信手段）
８７ バースト検出部（バースト検出手段）
８７１ 正規化部（正規化手段）
８７２、８７２Ａ ＬＰＦ（第１の信号抽出手段）
８７２Ｂ ＬＰＦ（第２の信号抽出手段）
８７３ 電力算出部（電力算出手段）
８７３Ａ 第１の電力算出部（第１の電力算出手段）
８７３Ｂ 第２の電力算出部（第２の電力算出手段）
８７４、８７４Ａ、８７４Ｂ、８７９ 平均化部
８７５ 判定部（判定手段）
８７６ 周波数シフト部（第３の周波数シフト手段）
８７６Ａ 第１の周波数シフト部（第１の周波数シフト手段）
８７６Ｂ 第２の周波数シフト部（第２の周波数シフト手段）
８７７ ＬＰＦ（第３の信号抽出手段）
８７８ 電力算出部（第３の電力算出手段）
８７１０ 電力閾値算出部（電力閾値算出手段）
８７１１ 電力比較部（電力比較手段）
ＤＦ データフレーム
２ 無線通信装置
５ 送信部
８ 受信部（受信手段）
８７ バースト検出部（バースト検出手段）
８７１ 正規化部（正規化手段）
８７２、８７２Ａ ＬＰＦ（第１の信号抽出手段）
８７２Ｂ ＬＰＦ（第２の信号抽出手段）
８７３ 電力算出部（電力算出手段）
８７３Ａ 第１の電力算出部（第１の電力算出手段）
８７３Ｂ 第２の電力算出部（第２の電力算出手段）
８７４、８７４Ａ、８７４Ｂ、８７９ 平均化部
８７５ 判定部（判定手段）
８７６ 周波数シフト部（第３の周波数シフト手段）
８７６Ａ 第１の周波数シフト部（第１の周波数シフト手段）
８７６Ｂ 第２の周波数シフト部（第２の周波数シフト手段）
８７７ ＬＰＦ（第３の信号抽出手段）
８７８ 電力算出部（第３の電力算出手段）
８７１０ 電力閾値算出部（電力閾値算出手段）
８７１１ 電力比較部（電力比較手段）
ＤＦ データフレーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信されたデータフレームを受信して受信信号を出力する受信手段と、
復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化する正規化手段と、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化する正規化手段と、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項2】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の信号抽出手段により抽出された前記プリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める電力算出手段と、
前記プリアンブル信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の信号抽出手段により抽出された前記プリアンブル信号の信号電力を算出してその平均値を求める電力算出手段と、
前記プリアンブル信号の信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記プリアンブル信号の信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項3】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を第１の方向にシフトして第１の周波数シフト信号を生成する第１の周波数シフト手段と、
前記第１の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第１の信号電力を算出してその平均値を求める第１の電力算出手段と、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を前記第１の方向とは反対側の第２の方向にシフトして第２の周波数シフト信号を生成する第２の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第２の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第２の信号抽出手段と、
前記第２の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第２の信号電力を算出してその平均値を求める第２の電力算出手段と、
前記第１の信号電力の平均値と、前記第２の信号電力の平均値とを比較し、いずれか大きいほうを出力する電力比較手段と、
前記電力比較手段から出力された信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を第１の方向にシフトして第１の周波数シフト信号を生成する第１の周波数シフト手段と、
前記第１の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第１の信号抽出手段と、
前記第１の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第１の信号電力を算出してその平均値を求める第１の電力算出手段と、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を前記第１の方向とは反対側の第２の方向にシフトして第２の周波数シフト信号を生成する第２の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第２の周波数シフト信号から前記プリアンブル信号を抽出する第２の信号抽出手段と、
前記第２の周波数シフト信号から抽出した前記プリアンブル信号の信号電力である第２の信号電力を算出してその平均値を求める第２の電力算出手段と、
前記第１の信号電力の平均値と、前記第２の信号電力の平均値とを比較し、いずれか大きいほうを出力する電力比較手段と、
前記電力比較手段から出力された信号電力の平均値と、電力閾値とを比較し、前記信号電力の平均値が前記電力閾値よりも大きい場合に、前記プリアンブル信号を検出したと判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項4】
前記バースト検出手段は、
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を、前記第１の信号抽出手段の信号抽出特性の範囲内に入らないようにシフトして第３の周波数シフト信号を生成する第３の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第３の周波数シフト信号から雑音信号を抽出する第３の信号抽出手段と、
前記雑音信号の信号電力を算出してその平均値を求める第３の電力算出手段と、
前記雑音信号の信号電力の平均値に基づいて前記電力閾値を算出する電力閾値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線受信装置。
振幅が正規化された前記受信信号の周波数を、前記第１の信号抽出手段の信号抽出特性の範囲内に入らないようにシフトして第３の周波数シフト信号を生成する第３の周波数シフト手段と、
前記第１の信号抽出手段と同じ信号抽出特性を有し、前記第３の周波数シフト信号から雑音信号を抽出する第３の信号抽出手段と、
前記雑音信号の信号電力を算出してその平均値を求める第３の電力算出手段と、
前記雑音信号の信号電力の平均値に基づいて前記電力閾値を算出する電力閾値算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線受信装置。
【請求項5】
バースト送信されたデータフレームの到来を検出するバースト検出方法であって、
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、
復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、
ことを特徴とするバースト検出方法。
データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、
復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、
ことを特徴とするバースト検出方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信されたデータフレームを受信して受信信号を出力する受信手段と、復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化する正規化手段と、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出するバースト検出手段と、を備えることを特徴とする無線受信装置である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
請求項５に記載の発明は、バースト送信されたデータフレームの到来を検出するバースト検出方法であって、データ信号の先頭にプリアンブル信号が付加されてバースト送信された前記データフレームを受信して受信信号を出力し、復調された前記受信信号の信号電力の振幅が１未満であるときに、前記振幅を１に正規化し、振幅が正規化された前記受信信号から前記プリアンブル信号を検出することにより、前記データフレームの到来を検出する、ことを特徴とする。