受信装置
【課題】電力の消費を抑えること。
【解決手段】受信装置１は、少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信するアンテナ２と、サブキャリア変調に用いたサブキャリアｓｃ１と拡散コードｃｓ１とを用いて得られるＲＦ相関信号ｒｆｃ１を無線信号に乗ずる乗算器５と、を有する。
【解決手段】受信装置１は、少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信するアンテナ２と、サブキャリア変調に用いたサブキャリアｓｃ１と拡散コードｃｓ１とを用いて得られるＲＦ相関信号ｒｆｃ１を無線信号に乗ずる乗算器５と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信の１つである符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）は、携帯電話の通信や高速データ通信等において、限られた周波数の中でより多くのチャネルを生成することができる通信方式として注目されている。このＣＤＭＡ通信システムにおける２つの通信ユニット間での通信は、通信チャネルの周波数帯上で送信データ信号を固有の拡散コードにより拡散して行われる。
【０００３】
図７は、コード拡散方式における受信装置の例を示す図である。
受信装置７０では、受信アンテナ７１により受信された通信信号を、バンドパスフィルタ７２を通過させることで、通信チャネルの周波数帯の信号を取り出し、ローノイズアンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）７３で増幅する。そして、乗算器７４でその増幅された信号に局部周波数ｆLを持つ信号Ｌｏ１を乗算することで、キャリア周波数ｆRから中間周波数ｆMに落とす。乗算した結果、周波数は、ｆR−ｆLとｆR＋ｆLになり、更にバンドパスフィルタ７５を通過させて、中間周波数ｆM＝ｆR−ｆLの信号７６が生成される。
【０００４】
その後、第二の局部周波数Ｌｏ２のπ／２ずれた信号を、乗算器７７、７８で乗算することで、直交検波（直交復調）が行われる。すなわち、送信側で直交変調が行われた通信信号に対して、π／２ずれた第二の局部周波数Ｌｏ２を持つ信号を乗算することで、ベースバンド周波数のＩ成分の信号とＱ成分の信号とが生成される。
【０００５】
それぞれの信号は、ＡＤ（Analog-Digital）コンバータ７９、８０によりデジタル信号に変換されて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）８１に入力される。ＤＳＰ８１では、コード拡散されたベースバンドの信号が、拡散コードにより逆拡散（コード相関）され、そして、元の送信されたデジタル信号に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線通信ネットワークでは、多くのノード間で無線通信が行われているので、エア中を飛び交う様々な無線信号の中から、自己宛の無線信号を取得しなければならない。このため、従来の受信機では、受信フロントエンド側（ＲＦ（Ratio Frequency）インタフェース側）で通過帯域幅を広くとって、通過帯域幅に収まる無線信号のすべてを受信し、その後、検波処理側で検波を行うことにより、自己宛の無線信号を取得（分離）する構成としていた。
【０００８】
例えば、図７に示す回路においても、バンドパスフィルタ７２の通過帯域幅を広くとることにより、使用可能な帯域幅の多くを使って広帯域多重通信を行い、後段のＤＳＰ８１で相関検波が実行されている。
【０００９】
従来ではこのような受信機構成であったため、受信フロントエンドに位置する通過帯域フィルタから、相関検波器に至るまでの各構成素子に対して、広いダイナミックレンジを持つことが要求されていた。
【００１０】
例えば、図７においては、バンドパスフィルタ７２の出力段からＤＳＰ８１の入力段までに配置される、ＬＮＡ７３、乗算器７４、ＡＤコンバータ７９、８０に対して、広いダイナミックレンジを持つことが要求されることになる。
【００１１】
ダイナミックレンジの拡大は、識別可能な信号の最小値および最大値を大きくすることになるので、電力消費がその分増加することになる。このように、従来の受信機では、構成要素のダイナミックレンジが大きいために、消費電力が高いといった問題があった。
【００１２】
なお、ＣＤＭＡ方式の受信装置を例にして説明したが、ＣＤＭＡ方式以外の受信装置にも同様の問題がある。
１つの側面では、本発明は、電力の消費を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、開示の受信装置が提供される。この受信装置は、受信部と乗算部とを有している。
受信部は、少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する。乗算部は、サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を無線信号に乗ずる。
【発明の効果】
【００１４】
１態様では、電力の消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の受信装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】比較例の受信装置を示す図である。
【図５】第３の実施の形態の送信装置を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図７】コード拡散方式における受信装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態の受信装置を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００１７】
受信装置１は、アンテナ２により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ３を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。このＲＦ信号は、少なくとも１つのサブチャネルがコード拡散された送信データ信号に対し、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式でサブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号である。
【００１８】
また、受信装置１は、サブキャリア変調に用いたサブキャリアｓｃ１、ｓｃ２のうち（サブキャリアｓｃ１、ｓｃ２は直交している）、サブキャリアｓｃ１との相関を示す拡散コードｃｓ１を乗算器（ミキサ）４で乗算することによりＲＦ相関信号ｒｆｃ１を得る。なお、乗算器４は、相関信号生成部の一例である。
【００１９】
その後、受信装置１は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号と、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１とを乗算器５で乗算することによってＲＦ相関をとる積分器６は、乗算器５からの出力信号を積分処理して、該出力信号を電圧信号に変換し、不要な周波数成分を抑制して、信号ｒｘ２を出力する。
【００２０】
また、受信装置１は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とサブキャリアｓｃ２とを乗算器７で乗算することにより信号ｒｘ１を得る。図１の例では、信号ｒｘ１の生成にはＲＦ相関信号の乗算を施していない。
【００２１】
このように、受信装置１では、受信機の前段部で検波処理を行う構成した。これにより、検波器の一部を構成する乗算器５の出力側に接続された積分器６で相関利得が得られるので、例えばＬＮＡ等が省略または簡素化できる。また、検波器以降のダイナミックレンジを小さくすることができるので、消費電力を小さくすることができる。
【００２２】
以下、第２の実施の形態において、開示の受信装置をより具体的に説明する。
＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００２３】
受信装置１０は、逆拡散コードｃｓｓ１、ｃｓｓ２を時分割した信号とサブキャリアｓｃ１とを乗算器１１で乗算することによりサブキャリアｓｃ１を変調したＲＦ相関信号ｒｆｃ１１を生成する。
【００２４】
また、受信装置１０は、逆拡散コードｃｓｓ３とサブキャリアｓｃ２とを乗算器１２で乗算することにより、サブキャリアｓｃ２を変調したＲＦ相関信号ｒｆｃ１２を生成する。生成したＲＦ相関信号ｒｆｃ１１、ｒｆｃ１２は、１つのサブチャネルを用いて送信されたコード拡散多重された２つの信号を受信側で時分割して受信するために用いられる。
【００２５】
また、受信装置１０は、アンテナ１３により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ１４を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。
図３は、第２の実施の形態の受信装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【００２６】
図３では、１データあたり、４チップ時間または３チップ時間で通信する様子を示している。なお、チップは、拡散に用いるデータのビットを示している。また、図３の斜線部は、値が不定である区間を示している。
【００２７】
受信装置１０は、タイミングクロックｔ１、Ｌ１およびタイミングクロックｔ２、Ｌ２で積分器１５、１６と同期化回路１７、１８を駆動する。
具体的には、受信装置１０は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とＲＦ相関信号ｒｆｃ１１とを乗算器１９で乗算することによってＲＦ相関をとり、積分器１５で相関値をタイミングクロックｔ１が立ち上がる時間（図３では４チップ時間）分積分することにより信号（積分された相関値）ｒｘ１１ａを得る。同期化回路１７は、タイミングクロックＬ１が立ち上がる時間に積分器１５の信号ｒｘ１１ａの正負を判別して信号ｒｘ１１を得る。すなわち、同期化回路１７は、信号ｒｘ１１ａが正である場合、１を出力する。また、信号ｒｘ１１ａが負である場合、−１を出力する。
【００２８】
また、受信装置１０は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とＲＦ相関信号ｒｆｃ１２とを乗算器２０で乗算することによってＲＦ相関をとり、積分器１６で相関値を３チップ分時間分積分することにより信号ｒｘ１２ａを得る。同期化回路１８は、タイミングクロックＬ２が立ち上がる時間に積分器１６の信号ｒｘ１２ａの正負を判別して信号ｒｘ１２を得る。すなわち、同期化回路１８は、信号ｒｘ１２ａが正である場合、１を出力する。また、信号ｒｘ１２ａが負である場合、−１を出力する。
【００２９】
ＤＳＰ２１は、信号ｒｘ１１、ｒｘ１２の強度や電力を計算する。
次に、受信されたＲＦ信号が、直交位相変調信号である場合の信号ｒｘ１２を詳しく説明する。アンテナ１３により受信されるＲＦ信号ｘrは、次式（１）で表すことができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、ｎは、サブキャリア数を示す。Ｃａkはサブキャリア周波数を示す。
また、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１２は、次式（２）で表すことができる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
ここで、Ｃａは、キャリアを示す。ｍは、受信したいサブキャリア番号を示す。
信号ｒｘ１２ａは、ＲＦ信号ｘrにＲＦ相関信号ｒｆｃ１２を乗じ、シンボル期間Ｔだけ積分したものであるから次式（３）で表すことができる。
【００３４】
【数３】
【００３５】
式（３）を計算すると、信号ｒｘ１２ａは、式（４）で表すことができる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
ここでＡは、振幅を示す。
また、例えば信号ｒｘ１２の電力Ｐｒは、次式（５）で表すことができる。
【００３８】
【数５】
【００３９】
また、例えば信号ｒｘ１２の強度Ｉｒは、次式（６）で表すことができる。ここで式（５）におけるｒｘ１２ａ*は、信号ｒｘ１２の複素共役である。
【００４０】
【数６】
【００４１】
受信装置１０によれば、乗算器１９、２０で乗算した信号が積分器１５、１６によって積分されることにより、相関利得が早い段階で得られる。従って、消費電力を抑制することができる。
【００４２】
また、サブキャリアｓｃ１、逆拡散コードｃｓｓ１〜ｃｓｓ３を与えることにより、通信方式からＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ、ＴＭＤＡ（Time Division Multiple Access）を適宜選択し、また、これらを組み合わせて受信することができる。
【００４３】
また、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１１は、ソフトハンドオフまたはｒａｋｅ受信に用いることができる。
図４は、比較例の受信装置を示す図である。
【００４４】
図４に示す受信装置９０は、アンテナ９１により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ９２を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。そして、受信装置９０は、乗算器９３にて取り出した信号と相関信号を乗算することによってコード逆拡散を行う。その後、受信装置９０は、乗算器９４にてローカル信号と乗算することにより検波を行い、積分器９５にて積分処理を施すことにより相関利得を取得している。しかしながら、受信装置９０においては、乗算器９３から積分器９５に至る経路の信号は、リニア・ダイナミックレンジとなる。また、バンドパスフィルタ９２から積分器９５に至る経路には２つの乗算器９３、９４が存在するため、雑音の付加が大きい。
【００４５】
受信装置１０は、この受信装置９０と比較して、消費電力および雑音の付加を抑制することができる。
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態の受信装置について説明する。
【００４６】
以下、第３の実施の形態の受信装置について、前述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
まず、第３の実施の形態の受信装置に信号を送信する送信装置を説明する。
【００４７】
図５は、第３の実施の形態の送信装置を示す図である。
図５（ａ）〜（ｃ）に示す送信装置２０ａ〜２０ｃは、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のサブチャネルの一部または全部を送信する送信装置である。以下、ＯＦＤＭのサブチャネルを送信する場合を例に説明する。第３の実施の形態の受信装置を含む通信システムには、３種類の送信装置２０ａ〜２０ｃが混在することができる。
【００４８】
送信装置２０ａは、ＯＦＤＭのサブチャネルのうち、コード拡散されていないサブチャネルｄｃ１〜ｄｃＬと、コード拡散多重化することにより得られるサブチャネルｃｄｍａ１−１〜ｃｄｍａ１−ｍを逆フーリエ変換器（ｉＦＦＴ）２１ａにより逆フーリエ変換することによりＯＦＤＭ相関信号を得る。送信装置２０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２２ａを用いてキャリアのｉ成分を乗じる。また、送信装置２０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２３ａを用いてキャリアのｑ成分を乗じる。送信装置２０ａは、得られた信号を加算してバンドパスフィルタ２４ａに通す。バンドパスフィルタ２４ａに通して得られた信号を増幅器２５ａにより増幅してアンテナ２６ａから出力する。
【００４９】
また、送信装置２０ｂは、サブチャネルのすべてをコード拡散多重化することにより得られるサブチャネルｃｄｍａ２−１〜ｃｄｍａ２−ｎを逆フーリエ変換器（ｉＦＦＴ）２１ｂにより逆フーリエ変換することによりＯＦＤＭ相関信号を得る。送信装置２０ｂは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２２ｂを用いてキャリアのｉ成分を乗じる。また、送信装置２０ｂは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２３ｂを用いてキャリアのｑ成分を乗じる。送信装置２０ｂは、得られた信号を加算してバンドパスフィルタ２４ｂに通す。バンドパスフィルタ２４ｂに通して得られた信号を増幅器２５ｂにより増幅してアンテナ２６ｂから出力する。
【００５０】
図５（ｃ）に示す送信装置２０ｃは、サブチャネルの１つを使用する相関送信機の１つを示している。送信装置２０ｃは、サブチャネルｃｄｍａ３に乗算器２１ｃを用いてキャリア成分を乗じる。送信装置２０ｃは、得られた信号をバンドパスフィルタ２２ｃに通す。バンドパスフィルタ２２ｃに通して得られた信号を増幅器２３ｃにより増幅してアンテナ２４ｃから出力する。
【００５１】
ＣＤＭＡのチップレートはＯＦＤＭのデータレートに等しいのでサブチャネルの周波数占有帯域幅が広がることはない。
図６は、第３の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００５２】
選択部１１ａは、受信するＯＦＤＭのサブチャネル１〜（ｎ）毎に活性化する逆拡散コードｃｓｓ１〜ｃｓｓ（ｎ）を選択する。選択部１１ａは、ｋ番目の逆拡散コードｃｓｓを示す逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に１を与えることでサブチャネル（ｋ）を活性化してそのサブチャネルの情報を受信または検知することができる。また、選択部１１ａは、サブチャネル（ｋ）を使わない場合、逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に０を与えてこのサブチャネルを不活性とする。選択部１１ａにより選択された逆拡散コードは、逆フーリエ変換器１２ａにより逆フーリエ変換される。これにより、ＯＦＤＭ相関信号が得られる。
【００５３】
受信装置１０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器１３ａ、１４ａを用いてキャリアのｉ成分およびｑ成分を乗じることにより周波数変換（アップコンバージョン）してＲＦ相関信号ｒｆｃ３を得る。
【００５４】
また、受信装置１０ａは、アンテナ１５ａにより受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ１６ａを通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出し、増幅器１７ａで増幅する。受信装置１０ａは、乗算器１８ａ、１９ａを用いて得られたＲＦ相関信号ｒｆｃ３と、増幅器から出力された信号とを乗算する。その後、得られた乗算値を、積分器３０ａ、３１ａを用いて一定期間積分する。積分器３０ａ、３１ａから出力された各信号は、ＡＤコンバータ３２ａ、３３ａによりデジタル信号に変換される。その後、位相回転補正部（ＲＯＴ）３４ａにより、送信側と受信側のサブキャリア位相差の分を回転して位相補正が施される。これにより信号ｒｘ３が得られる。
【００５５】
この位相補正が施された信号ｒｘ３は、積分器３０ａ、３１ａから出力された信号をｒｘ１２ａとすると、前述した式（４）を用いて次式（７）で表すことができる。
【００５６】
【数７】
【００５７】
第３の実施の形態の受信装置１０ａによれば、第２の実施の形態の受信装置１０と同様の効果が得られる。
また、受信装置１０ａによれば、逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に１を与えてサブチャネル（ｋ）毎の電力を測定することができる。また、選択部１１ａにより、活性化する逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）をベースバンド（復号直後の信号）で任意に選択することができる。また、サブキャリアも自由に選択することができる。
【００５８】
また、第３の実施の形態の受信装置１０ａによれば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、センサーネット、Ｍ２Ｍ（Machine-to-Management）通信に適用して収容ノードを増やすことができる。また、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡのサブチャネル間を受信側で自在に分割したり統合したりできる。従来の受信回路のダイナミックレンジで制限されていた収容ノード数を超えて適宜増やすことができるため、通信の即時性が向上する。他方、通信チャネル／サブチャネルの獲得のためのトランザクションが減るため高速な通信が要求されるノード間の通信には広い帯域幅を提供できる。
【００５９】
以上、本発明の受信装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【００６０】
また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
以上の第１〜第３の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００６１】
（付記１） 少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を前記無線信号に乗ずる乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【００６２】
（付記２） 前記サブキャリアの少なくとも１つと前記拡散コードとを乗算して前記相関信号を生成する相関信号生成部をさらに有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
【００６３】
（付記３） 前記相関信号生成部で得られた信号を直交位相変調することを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記４） 前記乗算部から出力された信号をシンボル期間積分する積分部をさらに有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
【００６４】
（付記５） 前記積分部から出力された信号の電力または強度を計算する計算部を備えることを特徴とする付記４記載の受信装置。
（付記６）少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアに対応する拡散コードを逆フーリエ変換する変換部と、
前記変換部が出力する信号と前記無線信号とを乗算する乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【００６５】
（付記７） 選択された前記拡散コードを前記変換部に出力する選択部をさらに有することを特徴とする付記６記載の受信装置。
（付記８） 前記サブキャリアの少なくとも一部を使用することを特徴とする付記６または７に記載の受信装置。
【符号の説明】
【００６６】
１、１０、１０ａ 受信装置
２、１３ アンテナ
３、１４ バンドパスフィルタ
４、５、７、１１、１２、１３ａ、１４ａ、１８ａ、１９、１９ａ、２０、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ 乗算器
６、１５、１６ 積分器
１１ａ 選択部
１２ａ、２１ａ、２１ｂ 逆フーリエ変換器
１７、１８ 同期化回路
２０ａ〜２０ｃ 送信装置
ｄｃ１〜ｄｃＬ、ｃｄｍａ１−１〜ｃｄｍａ１−ｍ、ｃｄｍａ２−１〜ｃｄｍａ２−ｎ、ｃｄｍａ３ サブチャネル
ｃｓ１ 拡散コード
ｃｓｓ１、ｃｓｓ２ 逆拡散コード
ｓｃ１、ｓｃ２ サブキャリア
ｒｆｃ１、ｒｆｃ１１、ｒｆｃ１２ ＲＦ相関信号
ｒｘ１、ｒｘ２、ｒｘ３ 信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信の１つである符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）は、携帯電話の通信や高速データ通信等において、限られた周波数の中でより多くのチャネルを生成することができる通信方式として注目されている。このＣＤＭＡ通信システムにおける２つの通信ユニット間での通信は、通信チャネルの周波数帯上で送信データ信号を固有の拡散コードにより拡散して行われる。
【０００３】
図７は、コード拡散方式における受信装置の例を示す図である。
受信装置７０では、受信アンテナ７１により受信された通信信号を、バンドパスフィルタ７２を通過させることで、通信チャネルの周波数帯の信号を取り出し、ローノイズアンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）７３で増幅する。そして、乗算器７４でその増幅された信号に局部周波数ｆLを持つ信号Ｌｏ１を乗算することで、キャリア周波数ｆRから中間周波数ｆMに落とす。乗算した結果、周波数は、ｆR−ｆLとｆR＋ｆLになり、更にバンドパスフィルタ７５を通過させて、中間周波数ｆM＝ｆR−ｆLの信号７６が生成される。
【０００４】
その後、第二の局部周波数Ｌｏ２のπ／２ずれた信号を、乗算器７７、７８で乗算することで、直交検波（直交復調）が行われる。すなわち、送信側で直交変調が行われた通信信号に対して、π／２ずれた第二の局部周波数Ｌｏ２を持つ信号を乗算することで、ベースバンド周波数のＩ成分の信号とＱ成分の信号とが生成される。
【０００５】
それぞれの信号は、ＡＤ（Analog-Digital）コンバータ７９、８０によりデジタル信号に変換されて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）８１に入力される。ＤＳＰ８１では、コード拡散されたベースバンドの信号が、拡散コードにより逆拡散（コード相関）され、そして、元の送信されたデジタル信号に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線通信ネットワークでは、多くのノード間で無線通信が行われているので、エア中を飛び交う様々な無線信号の中から、自己宛の無線信号を取得しなければならない。このため、従来の受信機では、受信フロントエンド側（ＲＦ（Ratio Frequency）インタフェース側）で通過帯域幅を広くとって、通過帯域幅に収まる無線信号のすべてを受信し、その後、検波処理側で検波を行うことにより、自己宛の無線信号を取得（分離）する構成としていた。
【０００８】
例えば、図７に示す回路においても、バンドパスフィルタ７２の通過帯域幅を広くとることにより、使用可能な帯域幅の多くを使って広帯域多重通信を行い、後段のＤＳＰ８１で相関検波が実行されている。
【０００９】
従来ではこのような受信機構成であったため、受信フロントエンドに位置する通過帯域フィルタから、相関検波器に至るまでの各構成素子に対して、広いダイナミックレンジを持つことが要求されていた。
【００１０】
例えば、図７においては、バンドパスフィルタ７２の出力段からＤＳＰ８１の入力段までに配置される、ＬＮＡ７３、乗算器７４、ＡＤコンバータ７９、８０に対して、広いダイナミックレンジを持つことが要求されることになる。
【００１１】
ダイナミックレンジの拡大は、識別可能な信号の最小値および最大値を大きくすることになるので、電力消費がその分増加することになる。このように、従来の受信機では、構成要素のダイナミックレンジが大きいために、消費電力が高いといった問題があった。
【００１２】
なお、ＣＤＭＡ方式の受信装置を例にして説明したが、ＣＤＭＡ方式以外の受信装置にも同様の問題がある。
１つの側面では、本発明は、電力の消費を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、開示の受信装置が提供される。この受信装置は、受信部と乗算部とを有している。
受信部は、少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する。乗算部は、サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を無線信号に乗ずる。
【発明の効果】
【００１４】
１態様では、電力の消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の受信装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】比較例の受信装置を示す図である。
【図５】第３の実施の形態の送信装置を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の受信装置を示す図である。
【図７】コード拡散方式における受信装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態の受信装置を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００１７】
受信装置１は、アンテナ２により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ３を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。このＲＦ信号は、少なくとも１つのサブチャネルがコード拡散された送信データ信号に対し、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式でサブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号である。
【００１８】
また、受信装置１は、サブキャリア変調に用いたサブキャリアｓｃ１、ｓｃ２のうち（サブキャリアｓｃ１、ｓｃ２は直交している）、サブキャリアｓｃ１との相関を示す拡散コードｃｓ１を乗算器（ミキサ）４で乗算することによりＲＦ相関信号ｒｆｃ１を得る。なお、乗算器４は、相関信号生成部の一例である。
【００１９】
その後、受信装置１は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号と、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１とを乗算器５で乗算することによってＲＦ相関をとる積分器６は、乗算器５からの出力信号を積分処理して、該出力信号を電圧信号に変換し、不要な周波数成分を抑制して、信号ｒｘ２を出力する。
【００２０】
また、受信装置１は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とサブキャリアｓｃ２とを乗算器７で乗算することにより信号ｒｘ１を得る。図１の例では、信号ｒｘ１の生成にはＲＦ相関信号の乗算を施していない。
【００２１】
このように、受信装置１では、受信機の前段部で検波処理を行う構成した。これにより、検波器の一部を構成する乗算器５の出力側に接続された積分器６で相関利得が得られるので、例えばＬＮＡ等が省略または簡素化できる。また、検波器以降のダイナミックレンジを小さくすることができるので、消費電力を小さくすることができる。
【００２２】
以下、第２の実施の形態において、開示の受信装置をより具体的に説明する。
＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００２３】
受信装置１０は、逆拡散コードｃｓｓ１、ｃｓｓ２を時分割した信号とサブキャリアｓｃ１とを乗算器１１で乗算することによりサブキャリアｓｃ１を変調したＲＦ相関信号ｒｆｃ１１を生成する。
【００２４】
また、受信装置１０は、逆拡散コードｃｓｓ３とサブキャリアｓｃ２とを乗算器１２で乗算することにより、サブキャリアｓｃ２を変調したＲＦ相関信号ｒｆｃ１２を生成する。生成したＲＦ相関信号ｒｆｃ１１、ｒｆｃ１２は、１つのサブチャネルを用いて送信されたコード拡散多重された２つの信号を受信側で時分割して受信するために用いられる。
【００２５】
また、受信装置１０は、アンテナ１３により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ１４を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。
図３は、第２の実施の形態の受信装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【００２６】
図３では、１データあたり、４チップ時間または３チップ時間で通信する様子を示している。なお、チップは、拡散に用いるデータのビットを示している。また、図３の斜線部は、値が不定である区間を示している。
【００２７】
受信装置１０は、タイミングクロックｔ１、Ｌ１およびタイミングクロックｔ２、Ｌ２で積分器１５、１６と同期化回路１７、１８を駆動する。
具体的には、受信装置１０は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とＲＦ相関信号ｒｆｃ１１とを乗算器１９で乗算することによってＲＦ相関をとり、積分器１５で相関値をタイミングクロックｔ１が立ち上がる時間（図３では４チップ時間）分積分することにより信号（積分された相関値）ｒｘ１１ａを得る。同期化回路１７は、タイミングクロックＬ１が立ち上がる時間に積分器１５の信号ｒｘ１１ａの正負を判別して信号ｒｘ１１を得る。すなわち、同期化回路１７は、信号ｒｘ１１ａが正である場合、１を出力する。また、信号ｒｘ１１ａが負である場合、−１を出力する。
【００２８】
また、受信装置１０は、取り出した通信チャネルの周波数帯の信号とＲＦ相関信号ｒｆｃ１２とを乗算器２０で乗算することによってＲＦ相関をとり、積分器１６で相関値を３チップ分時間分積分することにより信号ｒｘ１２ａを得る。同期化回路１８は、タイミングクロックＬ２が立ち上がる時間に積分器１６の信号ｒｘ１２ａの正負を判別して信号ｒｘ１２を得る。すなわち、同期化回路１８は、信号ｒｘ１２ａが正である場合、１を出力する。また、信号ｒｘ１２ａが負である場合、−１を出力する。
【００２９】
ＤＳＰ２１は、信号ｒｘ１１、ｒｘ１２の強度や電力を計算する。
次に、受信されたＲＦ信号が、直交位相変調信号である場合の信号ｒｘ１２を詳しく説明する。アンテナ１３により受信されるＲＦ信号ｘrは、次式（１）で表すことができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、ｎは、サブキャリア数を示す。Ｃａkはサブキャリア周波数を示す。
また、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１２は、次式（２）で表すことができる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
ここで、Ｃａは、キャリアを示す。ｍは、受信したいサブキャリア番号を示す。
信号ｒｘ１２ａは、ＲＦ信号ｘrにＲＦ相関信号ｒｆｃ１２を乗じ、シンボル期間Ｔだけ積分したものであるから次式（３）で表すことができる。
【００３４】
【数３】
【００３５】
式（３）を計算すると、信号ｒｘ１２ａは、式（４）で表すことができる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
ここでＡは、振幅を示す。
また、例えば信号ｒｘ１２の電力Ｐｒは、次式（５）で表すことができる。
【００３８】
【数５】
【００３９】
また、例えば信号ｒｘ１２の強度Ｉｒは、次式（６）で表すことができる。ここで式（５）におけるｒｘ１２ａ*は、信号ｒｘ１２の複素共役である。
【００４０】
【数６】
【００４１】
受信装置１０によれば、乗算器１９、２０で乗算した信号が積分器１５、１６によって積分されることにより、相関利得が早い段階で得られる。従って、消費電力を抑制することができる。
【００４２】
また、サブキャリアｓｃ１、逆拡散コードｃｓｓ１〜ｃｓｓ３を与えることにより、通信方式からＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ、ＴＭＤＡ（Time Division Multiple Access）を適宜選択し、また、これらを組み合わせて受信することができる。
【００４３】
また、ＲＦ相関信号ｒｆｃ１１は、ソフトハンドオフまたはｒａｋｅ受信に用いることができる。
図４は、比較例の受信装置を示す図である。
【００４４】
図４に示す受信装置９０は、アンテナ９１により受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ９２を通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出す。そして、受信装置９０は、乗算器９３にて取り出した信号と相関信号を乗算することによってコード逆拡散を行う。その後、受信装置９０は、乗算器９４にてローカル信号と乗算することにより検波を行い、積分器９５にて積分処理を施すことにより相関利得を取得している。しかしながら、受信装置９０においては、乗算器９３から積分器９５に至る経路の信号は、リニア・ダイナミックレンジとなる。また、バンドパスフィルタ９２から積分器９５に至る経路には２つの乗算器９３、９４が存在するため、雑音の付加が大きい。
【００４５】
受信装置１０は、この受信装置９０と比較して、消費電力および雑音の付加を抑制することができる。
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態の受信装置について説明する。
【００４６】
以下、第３の実施の形態の受信装置について、前述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
まず、第３の実施の形態の受信装置に信号を送信する送信装置を説明する。
【００４７】
図５は、第３の実施の形態の送信装置を示す図である。
図５（ａ）〜（ｃ）に示す送信装置２０ａ〜２０ｃは、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のサブチャネルの一部または全部を送信する送信装置である。以下、ＯＦＤＭのサブチャネルを送信する場合を例に説明する。第３の実施の形態の受信装置を含む通信システムには、３種類の送信装置２０ａ〜２０ｃが混在することができる。
【００４８】
送信装置２０ａは、ＯＦＤＭのサブチャネルのうち、コード拡散されていないサブチャネルｄｃ１〜ｄｃＬと、コード拡散多重化することにより得られるサブチャネルｃｄｍａ１−１〜ｃｄｍａ１−ｍを逆フーリエ変換器（ｉＦＦＴ）２１ａにより逆フーリエ変換することによりＯＦＤＭ相関信号を得る。送信装置２０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２２ａを用いてキャリアのｉ成分を乗じる。また、送信装置２０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２３ａを用いてキャリアのｑ成分を乗じる。送信装置２０ａは、得られた信号を加算してバンドパスフィルタ２４ａに通す。バンドパスフィルタ２４ａに通して得られた信号を増幅器２５ａにより増幅してアンテナ２６ａから出力する。
【００４９】
また、送信装置２０ｂは、サブチャネルのすべてをコード拡散多重化することにより得られるサブチャネルｃｄｍａ２−１〜ｃｄｍａ２−ｎを逆フーリエ変換器（ｉＦＦＴ）２１ｂにより逆フーリエ変換することによりＯＦＤＭ相関信号を得る。送信装置２０ｂは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２２ｂを用いてキャリアのｉ成分を乗じる。また、送信装置２０ｂは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器２３ｂを用いてキャリアのｑ成分を乗じる。送信装置２０ｂは、得られた信号を加算してバンドパスフィルタ２４ｂに通す。バンドパスフィルタ２４ｂに通して得られた信号を増幅器２５ｂにより増幅してアンテナ２６ｂから出力する。
【００５０】
図５（ｃ）に示す送信装置２０ｃは、サブチャネルの１つを使用する相関送信機の１つを示している。送信装置２０ｃは、サブチャネルｃｄｍａ３に乗算器２１ｃを用いてキャリア成分を乗じる。送信装置２０ｃは、得られた信号をバンドパスフィルタ２２ｃに通す。バンドパスフィルタ２２ｃに通して得られた信号を増幅器２３ｃにより増幅してアンテナ２４ｃから出力する。
【００５１】
ＣＤＭＡのチップレートはＯＦＤＭのデータレートに等しいのでサブチャネルの周波数占有帯域幅が広がることはない。
図６は、第３の実施の形態の受信装置を示す図である。
【００５２】
選択部１１ａは、受信するＯＦＤＭのサブチャネル１〜（ｎ）毎に活性化する逆拡散コードｃｓｓ１〜ｃｓｓ（ｎ）を選択する。選択部１１ａは、ｋ番目の逆拡散コードｃｓｓを示す逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に１を与えることでサブチャネル（ｋ）を活性化してそのサブチャネルの情報を受信または検知することができる。また、選択部１１ａは、サブチャネル（ｋ）を使わない場合、逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に０を与えてこのサブチャネルを不活性とする。選択部１１ａにより選択された逆拡散コードは、逆フーリエ変換器１２ａにより逆フーリエ変換される。これにより、ＯＦＤＭ相関信号が得られる。
【００５３】
受信装置１０ａは、得られたＯＦＤＭ相関信号に乗算器１３ａ、１４ａを用いてキャリアのｉ成分およびｑ成分を乗じることにより周波数変換（アップコンバージョン）してＲＦ相関信号ｒｆｃ３を得る。
【００５４】
また、受信装置１０ａは、アンテナ１５ａにより受信されたＲＦ信号を、バンドパスフィルタ１６ａを通過させることで通信チャネルの周波数帯の信号を取り出し、増幅器１７ａで増幅する。受信装置１０ａは、乗算器１８ａ、１９ａを用いて得られたＲＦ相関信号ｒｆｃ３と、増幅器から出力された信号とを乗算する。その後、得られた乗算値を、積分器３０ａ、３１ａを用いて一定期間積分する。積分器３０ａ、３１ａから出力された各信号は、ＡＤコンバータ３２ａ、３３ａによりデジタル信号に変換される。その後、位相回転補正部（ＲＯＴ）３４ａにより、送信側と受信側のサブキャリア位相差の分を回転して位相補正が施される。これにより信号ｒｘ３が得られる。
【００５５】
この位相補正が施された信号ｒｘ３は、積分器３０ａ、３１ａから出力された信号をｒｘ１２ａとすると、前述した式（４）を用いて次式（７）で表すことができる。
【００５６】
【数７】
【００５７】
第３の実施の形態の受信装置１０ａによれば、第２の実施の形態の受信装置１０と同様の効果が得られる。
また、受信装置１０ａによれば、逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）に１を与えてサブチャネル（ｋ）毎の電力を測定することができる。また、選択部１１ａにより、活性化する逆拡散コードｃｓｓ（ｋ）をベースバンド（復号直後の信号）で任意に選択することができる。また、サブキャリアも自由に選択することができる。
【００５８】
また、第３の実施の形態の受信装置１０ａによれば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、センサーネット、Ｍ２Ｍ（Machine-to-Management）通信に適用して収容ノードを増やすことができる。また、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡのサブチャネル間を受信側で自在に分割したり統合したりできる。従来の受信回路のダイナミックレンジで制限されていた収容ノード数を超えて適宜増やすことができるため、通信の即時性が向上する。他方、通信チャネル／サブチャネルの獲得のためのトランザクションが減るため高速な通信が要求されるノード間の通信には広い帯域幅を提供できる。
【００５９】
以上、本発明の受信装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【００６０】
また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
以上の第１〜第３の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００６１】
（付記１） 少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を前記無線信号に乗ずる乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【００６２】
（付記２） 前記サブキャリアの少なくとも１つと前記拡散コードとを乗算して前記相関信号を生成する相関信号生成部をさらに有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
【００６３】
（付記３） 前記相関信号生成部で得られた信号を直交位相変調することを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記４） 前記乗算部から出力された信号をシンボル期間積分する積分部をさらに有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
【００６４】
（付記５） 前記積分部から出力された信号の電力または強度を計算する計算部を備えることを特徴とする付記４記載の受信装置。
（付記６）少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアに対応する拡散コードを逆フーリエ変換する変換部と、
前記変換部が出力する信号と前記無線信号とを乗算する乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【００６５】
（付記７） 選択された前記拡散コードを前記変換部に出力する選択部をさらに有することを特徴とする付記６記載の受信装置。
（付記８） 前記サブキャリアの少なくとも一部を使用することを特徴とする付記６または７に記載の受信装置。
【符号の説明】
【００６６】
１、１０、１０ａ 受信装置
２、１３ アンテナ
３、１４ バンドパスフィルタ
４、５、７、１１、１２、１３ａ、１４ａ、１８ａ、１９、１９ａ、２０、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ 乗算器
６、１５、１６ 積分器
１１ａ 選択部
１２ａ、２１ａ、２１ｂ 逆フーリエ変換器
１７、１８ 同期化回路
２０ａ〜２０ｃ 送信装置
ｄｃ１〜ｄｃＬ、ｃｄｍａ１−１〜ｃｄｍａ１−ｍ、ｃｄｍａ２−１〜ｃｄｍａ２−ｎ、ｃｄｍａ３ サブチャネル
ｃｓ１ 拡散コード
ｃｓｓ１、ｃｓｓ２ 逆拡散コード
ｓｃ１、ｓｃ２ サブキャリア
ｒｆｃ１、ｒｆｃ１１、ｒｆｃ１２ ＲＦ相関信号
ｒｘ１、ｒｘ２、ｒｘ３ 信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を前記無線信号に乗ずる乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記サブキャリアの少なくとも１つと前記拡散コードとを乗算して前記相関信号を生成する相関信号生成部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記相関信号生成部で得られた信号を直交位相変調することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記乗算部から出力された信号をシンボル期間積分する積分部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項５】
少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアに対応する拡散コードを逆フーリエ変換する変換部と、
前記変換部が出力する信号と前記無線信号とを乗算する乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項６】
選択された前記拡散コードを前記変換部に出力する選択部をさらに有することを特徴とする請求項５記載の受信装置。
【請求項１】
少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアの少なくとも１つと拡散コードとを用いて得られる相関信号を前記無線信号に乗ずる乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記サブキャリアの少なくとも１つと前記拡散コードとを乗算して前記相関信号を生成する相関信号生成部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記相関信号生成部で得られた信号を直交位相変調することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記乗算部から出力された信号をシンボル期間積分する積分部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項５】
少なくとも１つがコード拡散された送信データ信号に対し、サブキャリア変調され、無線周波数に変調されて送信された無線信号を受信する受信部と、
前記サブキャリア変調に用いたサブキャリアに対応する拡散コードを逆フーリエ変換する変換部と、
前記変換部が出力する信号と前記無線信号とを乗算する乗算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項６】
選択された前記拡散コードを前記変換部に出力する選択部をさらに有することを特徴とする請求項５記載の受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９８８９２（Ｐ２０１３−９８８９２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２０１３（Ｐ２０１１−２４２０１３）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
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