JP2010056630A - Radio communication apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform phase compensation so as to obtain effective receiving characteristics without performing oversampling. <P>SOLUTION: A carrier phase error detection part 311 in a phase error correction part 31 detects a phase error from signals of an inphase component and a DC component obtained by detecting a training signal in a receiving signal. A phase rotation part 312 corrects the phase error detected by the carrier phase error detection part 311. A demodulation part 321 in a phase error correction part 32 demodulates signals of an in-phase component and a DC component obtained by detecting a data section in the receiving signal. A phase error detection part 322 calculates a phase from the receiving signal and calculates a phase difference from the calculated phase and the receiving data demodulated by the demodulation part 321. The phase error detection part 322 further determines a phase amount to be corrected from the calculated phase difference or the calculated phase error and a phase error calculated in the past. A phase rotation part 323 corrects the phase amount determined by the phase error detection part 322. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、無線通信装置と無線通信方法に関する。詳しくは、受信信号を直交検波して得た同相成分と直交成分の信号を用いて粗い位相補正を行ったのち精度のよい位相補正を行うことで、オーバーサンプリングを行うことなく簡単な構成で、良好な受信特性を得られるようにするものである。   The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method. Specifically, by performing coarse phase correction using the in-phase component and quadrature component signals obtained by quadrature detection of the received signal, and performing accurate phase correction, with a simple configuration without oversampling, It is intended to obtain good reception characteristics.

近年、近距離の無線通信として、極めて消費電力の低い無線伝送路を確立することができるバックスキャッタ方式の無線通信装置が注目されている。このような無線通信装置を用いた例えばＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグシステムでは、近距離の特定周波数帯の無線通信を行うことで、主に商品の識別や管理が行われている。   In recent years, as a short-range wireless communication, a backscatter wireless communication apparatus capable of establishing a wireless transmission path with extremely low power consumption has attracted attention. In an RFID (Radio Frequency IDentification) tag system using such a wireless communication device, for example, identification and management of products are mainly performed by performing wireless communication in a specific frequency band at a short distance.

ＲＦＩＤタグシステムでは、例えば特許文献１に記載されているバックスキャッタ方式を利用した無線通信を行い、タグリーダからのキャリア信号をタグで受信する。タグは、受信したキャリア信号を整流することで直流電力を得るものとして、この直流電力により動作を開始する。さらに、タグは、送信するデータに応じてアンテナインピーダンスを切り替えてキャリア信号の反射を制御することにより、送信するデータに応じて変調された反射波を生成することでデータ送信処理を行う。タグリーダは、変調されている反射波の検波や復調を行うことでタグから送信されたデータを取得する。このようにして、タグリーダはタグ内の情報を読み出すことができる。   In the RFID tag system, for example, wireless communication using a backscatter method described in Patent Document 1 is performed, and a carrier signal from a tag reader is received by a tag. The tag is assumed to obtain DC power by rectifying the received carrier signal, and starts operating with this DC power. Further, the tag performs data transmission processing by generating a reflected wave modulated according to the data to be transmitted by switching the antenna impedance according to the data to be transmitted and controlling the reflection of the carrier signal. The tag reader acquires data transmitted from the tag by detecting and demodulating the modulated reflected wave. In this way, the tag reader can read the information in the tag.

このように、バックスキャッタ方式を用いるものとして、無線送信装置を対向させて近距離通信のみに限定すれば、周波数選択性フェージングの影響は無視できるので、無線通信装置に等化器を設ける必要がなく、構成を簡単なものとすることができる。   As described above, if the backscattering method is used and the wireless transmission devices are opposed to each other and limited to short-range communication, the influence of frequency selective fading can be ignored, so it is necessary to provide an equalizer in the wireless communication device. And the configuration can be simplified.

また、バックスキャッタ方式の無線通信装置は、通信距離を限定するならば、極めて消費電力の低い無線伝送路を確立することができるという特徴を備えていることから、識別・認証情報のように比較的短いデータの通信を行うだけでなく、一般的なデータ伝送、例えばディジタル・カメラ、携帯電話等から、コンピュータ装置、プリンタ、テレビジョン装置などへの画像伝送にも有効である。   In addition, the backscatter wireless communication device has the feature that it can establish a wireless transmission path with extremely low power consumption if the communication distance is limited. It is effective not only for communication of short data, but also for general data transmission, for example, image transmission from a digital camera, a mobile phone or the like to a computer device, printer, television device or the like.

バックスキャッタ方式では、情報受信側の無線通信装置から情報送信側の無線通信装置に対してキャリア信号が送信されるので、キャリア同期では、情報受信側の無線通信装置が位相差検出のみを行えばよい。また、位相差検出では、同相成分Ｉと直交成分Ｑの信号から、ミキサに入力するＩＱ復調用のキャリア信号の位相を制御する方法もあるが、構成を比較的簡単とするために遅延検波が用いられている。   In the backscatter method, a carrier signal is transmitted from a wireless communication device on the information receiving side to a wireless communication device on the information transmitting side. Therefore, in carrier synchronization, the wireless communication device on the information receiving side only performs phase difference detection. Good. In addition, in phase difference detection, there is a method of controlling the phase of the carrier signal for IQ demodulation input to the mixer from the signals of the in-phase component I and the quadrature component Q, but in order to make the configuration relatively simple, delay detection is performed. It is used.

図５は、従来のバックスキャッタ方式の無線通信装置の構成を示している。情報受信側の無線通信装置５０は、周波数シンセサイザ５１でキャリア信号を発生して、サーキュレータ５２と位相遅延部５３およびミキサ５５に供給する。サーキュレータ５２は、キャリア信号をアンテナ５４から情報送信側の無線通信装置７０に伝送する。   FIG. 5 shows a configuration of a conventional backscatter wireless communication apparatus. The wireless communication device 50 on the information receiving side generates a carrier signal by the frequency synthesizer 51 and supplies the carrier signal to the circulator 52, the phase delay unit 53 and the mixer 55. The circulator 52 transmits the carrier signal from the antenna 54 to the wireless communication device 70 on the information transmission side.

無線通信装置７０の変調部７１は、アンテナ７２で受信されたキャリア信号を、送信データに基づき変調して反射させる。   The modulation unit 71 of the wireless communication device 70 modulates and reflects the carrier signal received by the antenna 72 based on the transmission data.

無線通信装置５０のサーキュレータ５２は、アンテナ５４からの受信信号をミキサ５５，５６に供給する。ミキサ５５には、周波数シンセサイザ５１からキャリア信号が供給されている。また、ミキサ５６には、周波数シンセサイザ５１からのキャリア信号が位相遅延部５３によって９０度位相シフトされて供給されている。ミキサ５５は受信信号とキャリア信号を乗算して同相成分を示す信号を生成する。ミキサ５６は受信信号と９０度位相シフトされているキャリア信号を乗算することで、直交成分を示す信号を生成する。   The circulator 52 of the wireless communication device 50 supplies the reception signal from the antenna 54 to the mixers 55 and 56. A carrier signal is supplied from the frequency synthesizer 51 to the mixer 55. Further, the carrier signal from the frequency synthesizer 51 is supplied to the mixer 56 after being phase-shifted 90 degrees by the phase delay unit 53. The mixer 55 multiplies the received signal and the carrier signal to generate a signal indicating the in-phase component. The mixer 56 multiplies the received signal by the carrier signal that is phase-shifted by 90 degrees to generate a signal indicating an orthogonal component.

ミキサ５５で得られた同相成分を示す信号は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５７によってキャリア信号成分が除去されたのち、可変利得アンプ５８で所望の信号レベルに増幅されて、受信信号ＳＩとしてシンボル同期部６１とＡ／Ｄ変換部６２に供給される。ミキサ５６で得られた直交成分を示す信号は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５９によってキャリア信号成分が除去されたのち、可変利得アンプ６０で所望の信号レベルに増幅されて、受信信号ＳＱとしてシンボル同期部６１とＡ／Ｄ変換部６２に供給される。   The signal indicating the in-phase component obtained by the mixer 55 is amplified to a desired signal level by the variable gain amplifier 58 after the carrier signal component is removed by the low pass filter (LPF) 57, and is symbolized as the received signal SI. The data is supplied to the synchronization unit 61 and the A / D conversion unit 62. The signal indicating the quadrature component obtained by the mixer 56 is amplified to a desired signal level by the variable gain amplifier 60 after the carrier signal component is removed by the low-pass filter (LPF) 59, and is symbolized as the received signal SQ. The data is supplied to the synchronization unit 61 and the A / D conversion unit 62.

シンボル同期部６１は、可変利得アンプ５８，６０を介して供給された受信信号ＳＩ，ＳＱからシンボルを検出して、このシンボルに同期した同期信号を生成してＡ／Ｄ変換部６２に供給する。Ａ／Ｄ変換部６２は、シンボル同期部６１から供給された同期信号に基づくタイミングで受信信号ＳＩ，ＳＱのサンプリングを行い、同相成分と直交成分を示すディジタルの受信信号ＤＩ，ＤＱに変換して遅延検波部６３に供給する。   The symbol synchronization unit 61 detects a symbol from the received signals SI and SQ supplied via the variable gain amplifiers 58 and 60, generates a synchronization signal synchronized with the symbol, and supplies the synchronization signal to the A / D conversion unit 62. . The A / D converter 62 samples the received signals SI and SQ at a timing based on the synchronization signal supplied from the symbol synchronizer 61, and converts the received signals SI and SQ into digital received signals DI and DQ indicating in-phase and quadrature components. This is supplied to the delay detection unit 63.

遅延検波部６３は、Ａ／Ｄ変換部６２から供給されたディジタルの受信信号ＤＩ，ＤＱと、１シンボル遅延した受信信号との複素乗算を行って検波出力を得る。この遅延検波部６３で検波処理を行うことにより得られた検波出力は、復調部６４に供給される。復調部６４は、遅延検波部６３から供給された検波出力を用いて復調を行い、得られた受信データを後段の信号処理部（図示せず）に供給する。   The delay detection unit 63 performs complex multiplication of the digital reception signals DI and DQ supplied from the A / D conversion unit 62 and the reception signal delayed by one symbol to obtain a detection output. The detection output obtained by performing the detection processing in the delay detection unit 63 is supplied to the demodulation unit 64. The demodulation unit 64 performs demodulation using the detection output supplied from the delay detection unit 63 and supplies the obtained reception data to a subsequent signal processing unit (not shown).

特開２００５−１３６９４３号公報JP 2005-136944 A

ところで、遅延検波を用いる場合、Ａ／Ｄ変換部６２ではオーバーサンプリングで量子化が行われる。しかし、オーバーサンプリングで量子化を行うものとすると、転送速度の倍の処理速度が必要になり無線通信装置の消費電力が大きくなってしまう。また、既に知られているように、遅延検波は同期検波に比較してＳ／Ｎ比が約３ｄＢ劣化してしまう。   By the way, when delay detection is used, the A / D converter 62 performs quantization by oversampling. However, if quantization is performed by oversampling, a processing speed that is twice the transfer speed is required, and the power consumption of the wireless communication device increases. Further, as already known, the delay detection degrades the S / N ratio by about 3 dB compared to the synchronous detection.

そこで、この発明では、容易に良好な受信特性が得られる無線通信装置と無線通信方法を提供するものである。   Therefore, the present invention provides a wireless communication apparatus and a wireless communication method that can easily obtain good reception characteristics.

この発明の第１の側面は、
受信信号を検波して同相成分と直交成分の信号を得る直交検波部と、
前記受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する第１の位相誤差補正部と、
前記受信信号のフレームにおける前記第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて前記第１の位相誤差補正部によって位相補正がなされた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する第２の位相誤差補正部と
を備える無線通信装置にある。 The first aspect of the present invention is:
A quadrature detection unit that detects a received signal and obtains in-phase and quadrature component signals;
A phase error is detected from the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting the first interval for reception synchronization in the frame of the received signal, and a first error is corrected by correcting the detected phase error. A phase error correction unit;
From the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting a second section different from the first section in the frame of the received signal and subjected to phase correction by the first phase error correction unit, The wireless communication apparatus includes a second phase error correction unit that detects an error and corrects the detected phase error.

また、この発明の第２の側面は、
直交検波部が、受信信号を検波して同相成分と直交成分の信号を得るステップと、
第１の位相誤差補正部が、前記受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正するステップと、
第２の位相誤差補正部が、前記受信信号のフレームにおける前記第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて前記第１の位相誤差補正部によって位相補正がなされた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正するステップと
を具備する無線通信方法にある。 The second aspect of the present invention is
A step of a quadrature detection unit detecting a received signal to obtain an in-phase component signal and a quadrature component signal;
A first phase error correction unit detects a phase error from the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting the first section for reception synchronization in the frame of the reception signal, and detects the phase error Correcting the phase error, and
The in-phase signal obtained by detecting a second section different from the first section in the frame of the received signal by the second phase error correction section and having undergone phase correction by the first phase error correction section. A wireless communication method comprising: detecting a phase error from a signal of a component and a quadrature component, and correcting the detected phase error.

この発明では、例えばバックスキャッタ方式における変調された反射波を受信して得た受信信号を検波して同相成分と直交成分を示す受信信号が生成される。第１の位相誤差補正部では、受信同期のために設けられているトレーニング信号を検波して得られた複数サンプルの同相成分と直交成分の信号の絶対値から位相誤差が検出されて、この検出した位相誤差が補正される。第２の位相誤差補正部では、受信信号のフレームにおける第１の区間とは異なるデータ区間を検波して得られた同相成分と直交成分の信号を用いて復調を行い、この同相成分と直交成分の信号から算出した位相と復調結果から位相誤差が決定されて、この決定された位相誤差が補正される。また、第２の位相誤差補正部では、算出した位相差と、この位相差を算出する前に算出した位相差を用いて位相誤差が決定される。   In the present invention, for example, a reception signal obtained by receiving a modulated reflected wave in the backscatter method is detected, and a reception signal indicating an in-phase component and a quadrature component is generated. The first phase error correction unit detects a phase error from the absolute values of the in-phase component and quadrature component signals of a plurality of samples obtained by detecting a training signal provided for reception synchronization. The corrected phase error is corrected. The second phase error correction unit performs demodulation using the in-phase component and quadrature component signals obtained by detecting a data section different from the first section in the received signal frame, and the in-phase component and the quadrature component. The phase error is determined from the phase calculated from the signal and the demodulation result, and the determined phase error is corrected. In the second phase error correction unit, the phase error is determined using the calculated phase difference and the phase difference calculated before calculating the phase difference.

この発明によれば、受信信号におけるトレーニング信号を直交検波して得られた同相成分と直交成分の信号から位相誤差を検出して、この検出した位相誤差が第１の位相誤差補正部で補正される。さらに、受信信号におけるデータ信号を直交検波して得られた同相成分と直交成分の信号を第１の位相誤差補正部で補正した信号から位相誤差を検出して、この検出した位相誤差が第２の位相誤差補正部で補正される。   According to the present invention, the phase error is detected from the in-phase component signal and the quadrature component signal obtained by quadrature detection of the training signal in the received signal, and the detected phase error is corrected by the first phase error correction unit. The Further, the phase error is detected from the signal obtained by correcting the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by quadrature detection of the data signal in the received signal by the first phase error correction unit, and the detected phase error is the second value. Is corrected by the phase error correction unit.

したがって、第２の位相誤差補正部から出力される同相成分と直交成分の信号は位相誤差の少ない信号となり、同期検波を用いなくとも、容易に良好な受信特性が得られるようになる。   Therefore, the in-phase component signal and the quadrature component signal output from the second phase error correction unit are signals with little phase error, and good reception characteristics can be easily obtained without using synchronous detection.

以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、バックスキャッタ方式の無線通信装置の構成を示している。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a backscatter wireless communication apparatus.

情報受信側の無線通信装置１０は、周波数シンセサイザ１１でキャリア信号を発生して、サーキュレータ１２と位相遅延部１４およびミキサ１５に供給する。サーキュレータ１２は、キャリア信号をアンテナ１３から情報送信側の無線通信装置４０のアンテナ４２に伝送する。   The wireless communication device 10 on the information receiving side generates a carrier signal by the frequency synthesizer 11 and supplies the carrier signal to the circulator 12, the phase delay unit 14, and the mixer 15. The circulator 12 transmits the carrier signal from the antenna 13 to the antenna 42 of the wireless communication device 40 on the information transmission side.

無線通信装置４０の変調部４１は、アンテナ４２で受信されたキャリア信号を、送信データに基づき変調して反射させる。変調部４１は、送信データに基づきスイッチのオン／オフ操作を行ってアンテナ負荷インピーダンスを変動させることにより、送信データに応じてキャリア信号が変調された反射波を生成する。   The modulation unit 41 of the wireless communication device 40 modulates and reflects the carrier signal received by the antenna 42 based on the transmission data. The modulation unit 41 generates a reflected wave in which the carrier signal is modulated according to the transmission data by changing the antenna load impedance by performing an on / off operation of the switch based on the transmission data.

無線通信装置１０のサーキュレータ１２は、アンテナ１３でバックスキャッタ方式における変調された反射波を受信して得た受信信号をミキサ１５，１６に供給する。   The circulator 12 of the wireless communication apparatus 10 supplies a reception signal obtained by receiving the reflected wave modulated by the backscatter method with the antenna 13 to the mixers 15 and 16.

位相遅延部１４、ミキサ１５，１６、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１７，１９、シンボル同期部２１およびＡ／Ｄ変換部２２等は、受信信号を検波して同相成分と直交成分のディジタル信号を得る直交検波部を構成するものである。   The phase delay unit 14, the mixers 15 and 16, the low-pass filters (LPF) 17 and 19, the symbol synchronization unit 21, the A / D conversion unit 22, and the like detect the received signals and generate digital signals of in-phase and quadrature components. The obtained quadrature detection unit is configured.

ミキサ１５には、周波数シンセサイザ１１からキャリア信号が供給されている。また、ミキサ１６には、周波数シンセサイザ１１からのキャリア信号が位相遅延部１４によって９０度位相シフトされて供給されている。ミキサ１５は受信信号とキャリア信号を乗算して同相成分を示す信号を生成する。ミキサ１６は受信信号と９０度位相シフトされているキャリア信号を乗算することで、直交成分を示す信号を生成する。   A carrier signal is supplied from the frequency synthesizer 11 to the mixer 15. Further, the carrier signal from the frequency synthesizer 11 is supplied to the mixer 16 after being phase-shifted 90 degrees by the phase delay unit 14. The mixer 15 multiplies the received signal and the carrier signal to generate a signal indicating the in-phase component. The mixer 16 multiplies the received signal by the carrier signal that is phase-shifted by 90 degrees to generate a signal indicating an orthogonal component.

ミキサ１５で得られた同相成分を示す信号は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１７によってキャリア信号成分が除去されたのち、可変利得アンプ１８で所望の信号レベルに増幅されて、受信信号ＳＩとしてシンボル同期部２１とＡ／Ｄ変換部２２に供給される。ミキサ１６で得られた直交成分を示す信号は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１９によってキャリア信号成分が除去されたのち、可変利得アンプ２０で所望の信号レベルに増幅されて、受信信号ＳＱとしてシンボル同期部２１とＡ／Ｄ変換部２２に供給される。   The signal indicating the in-phase component obtained by the mixer 15 is amplified to a desired signal level by the variable gain amplifier 18 after the carrier signal component is removed by the low-pass filter (LPF) 17, and is symbolized as the received signal SI. It is supplied to the synchronization unit 21 and the A / D conversion unit 22. The signal indicating the quadrature component obtained by the mixer 16 is amplified to a desired signal level by the variable gain amplifier 20 after the carrier signal component is removed by the low-pass filter (LPF) 19, and is symbolized as the received signal SQ. It is supplied to the synchronization unit 21 and the A / D conversion unit 22.

シンボル同期部２１は、可変利得アンプ１８，２０を介して供給された受信信号ＳＩ，ＳＱからシンボルを検出して、このシンボルに同期した同期信号を生成してＡ／Ｄ変換部２２に供給する。Ａ／Ｄ変換部２２は、シンボル同期部２１から供給された同期信号に基づくタイミングで受信信号ＳＩ，ＳＱのサンプリングを行い、同相成分と直交成分を示すディジタルの受信信号ＤＩ，ＤＱに変換して補正処理部３０に供給する。   The symbol synchronization unit 21 detects a symbol from the received signals SI and SQ supplied via the variable gain amplifiers 18 and 20, generates a synchronization signal synchronized with the symbol, and supplies the synchronization signal to the A / D conversion unit 22. . The A / D converter 22 samples the received signals SI and SQ at a timing based on the synchronization signal supplied from the symbol synchronizer 21, and converts them into digital received signals DI and DQ indicating in-phase and quadrature components. The correction processing unit 30 is supplied.

図２は、補正処理部３０の構成を示している。補正処理部３０は、第１の位相誤差補正部３１と第２の位相誤差補正部３２を用いて構成されている。第１の位相誤差補正部３１は、受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた同相成分と直交成分の信号に基づいて粗い位相補正を行う。また、第２の位相誤差補正部３２は、受信信号のフレームにおける第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて第１の位相誤差補正部３１によって位相補正がなされた同相成分と直交成分の信号に基づき、第１の位相誤差補正部３１よりも高精度に位相補正を行う。   FIG. 2 shows the configuration of the correction processing unit 30. The correction processing unit 30 is configured using a first phase error correction unit 31 and a second phase error correction unit 32. The first phase error correction unit 31 performs coarse phase correction based on the in-phase component and quadrature component signals obtained by detecting the first interval for reception synchronization in the frame of the received signal. In addition, the second phase error correction unit 32 detects the second section different from the first section in the frame of the received signal, and has the same phase corrected by the first phase error correction unit 31. Based on the signals of the component and the orthogonal component, the phase correction is performed with higher accuracy than the first phase error correction unit 31.

Ａ／Ｄ変換部２２から供給された同相成分の受信信号ＤＩと直交成分の受信信号ＤＱは、位相誤差補正部３１のキャリア位相誤差検出部３１１と位相回転部３１２に供給される。   The in-phase component reception signal DI and the quadrature component reception signal DQ supplied from the A / D conversion unit 22 are supplied to the carrier phase error detection unit 311 and the phase rotation unit 312 of the phase error correction unit 31.

キャリア位相誤差検出部３１１は、受信信号におけるトレーニング信号を検波して得られた同相成分と直交成分の信号から位相誤差を検出する。図３は、無線通信装置４０から無線通信装置１０に送信される送信信号のフレームフォーマットを例示している。   The carrier phase error detector 311 detects a phase error from the in-phase component and quadrature component signals obtained by detecting the training signal in the received signal. FIG. 3 illustrates a frame format of a transmission signal transmitted from the wireless communication device 40 to the wireless communication device 10.

送信信号は、ＡＧＣ(Auto Gain Control)や受信同期のためのトレーニング信号が設けられたプリアンブル区間Ｆａ、データの先頭を示すシンク区間Ｆｂとデータを示すデータ区間Ｆｃが設けられている。   The transmission signal includes a preamble section Fa in which a training signal for AGC (Auto Gain Control) and reception synchronization is provided, a sync section Fb indicating the head of data, and a data section Fc indicating data.

キャリア位相誤差検出部３１１は、第１の区間であるプリアンブル区間Ｆａのトレーニング信号を直交検波して得た受信信号から、所定のサンプル数を観測して、同相成分と直交成分のそれぞれの平均値から位相誤差を求める。さらにキャリア位相誤差検出部３１１は、算出した位相誤差を位相回転部３１２に供給する。   The carrier phase error detector 311 observes a predetermined number of samples from the received signal obtained by quadrature detection of the training signal in the preamble section Fa, which is the first section, and averages each of the in-phase component and the quadrature component. From this, the phase error is obtained. Further, the carrier phase error detection unit 311 supplies the calculated phase error to the phase rotation unit 312.

位相回転部３１２は、位相誤差がなくなるように受信信号ＤＩ，ＤＱの位相を回転させて、位相補正後の受信信号ＤＩａ，ＤＱａを位相誤差補正部３２に供給する。   The phase rotation unit 312 rotates the phases of the reception signals DI and DQ so that the phase error is eliminated, and supplies the phase-corrected reception signals DIa and DQa to the phase error correction unit 32.

位相誤差補正部３２の復調部３２１は、位相誤差補正部３１から供給された同相成分の受信信号ＤＩａと直交成分の受信信号ＤＱａにおけるデータ区間の信号から受信データを復調して、その結果を位相誤差検出部３２２に供給する。   The demodulation unit 321 of the phase error correction unit 32 demodulates the reception data from the signal in the data section of the reception signal DIa of the in-phase component and the reception signal DQa of the quadrature component supplied from the phase error correction unit 31, and the result is phase-shifted The error detection unit 322 is supplied.

位相誤差検出部３２２は、位相誤差補正部３１から供給された受信信号ＤＩａ，ＤＱａにおけるデータ区間の信号に基づいて位相を算出する。また、位相誤差検出部３２２は、算出した位相と復調部３２１で復調された結果から位相誤差を算出する。さらに、位相誤差検出部３２２は、算出した位相誤差と過去に算出した位相誤差から補正する位相量を決定して位相回転部３２３に供給する。   The phase error detection unit 322 calculates the phase based on the data section signals in the reception signals DIa and DQa supplied from the phase error correction unit 31. The phase error detection unit 322 calculates a phase error from the calculated phase and the result demodulated by the demodulation unit 321. Further, the phase error detection unit 322 determines a phase amount to be corrected from the calculated phase error and the previously calculated phase error, and supplies the phase amount to the phase rotation unit 323.

位相回転部３２３は、位相誤差検出部３２２で検出された位相誤差をもとに、位相誤差補正部３１から供給された受信信号ＤＩａ，ＤＱａの位相を回転させて、位相補正後の受信信号ＤＩｂ，ＤＱｂを、図１に示す復調部３５に供給する。復調部３５は、補正処理部３０で精度よく位相誤差の補正がなされた受信信号を用いて復調を行い、得られた受信データを後段の信号処理部（図示せず）に供給する。   The phase rotation unit 323 rotates the phases of the reception signals DIa and DQa supplied from the phase error correction unit 31 based on the phase error detected by the phase error detection unit 322, and receives the phase-corrected reception signal DIb. , DQb are supplied to the demodulator 35 shown in FIG. The demodulation unit 35 performs demodulation using the received signal whose phase error has been accurately corrected by the correction processing unit 30, and supplies the obtained reception data to a subsequent signal processing unit (not shown).

次に、無線通信装置１０における補正処理部３０の動作について説明する。位相誤差補正部３１のキャリア位相誤差検出部３１１は、プリアンブル区間Ｆａのトレーニング信号を直交検波して得た受信信号から、所定のサンプル数を観測して、同相成分と直交成分のそれぞれの平均値から位相誤差を求める。なお、無線通信装置１０，４０においてプリアンブルの変調に用いる方式は、位相誤差の検出が容易となるように、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）もしくはＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）とする。   Next, the operation of the correction processing unit 30 in the wireless communication device 10 will be described. The carrier phase error detection unit 311 of the phase error correction unit 31 observes a predetermined number of samples from the received signal obtained by quadrature detection of the training signal in the preamble section Fa, and averages each of the in-phase component and the quadrature component. From this, the phase error is obtained. Note that a method used for preamble modulation in the radio communication apparatuses 10 and 40 is, for example, BPSK (Binary Phase Shift Keying) or QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) so as to facilitate detection of a phase error.

キャリア位相誤差検出部３１１は、トレーニング信号の受信信号をＮサンプル用いるものとする。また、キャリア位相誤差検出部３１１に供給された受信信号ＤＩの信号レベルをｘk（k＝１，・・・，N）、キャリア位相誤差検出部３１１に供給された受信信号ＤＱの信号レベルをｙk（k＝１，・・・，N）としたとき、キャリア位相誤差検出部３１１は、式（１）の演算を行い、位相誤差φを算出する。   The carrier phase error detection unit 311 uses N samples of the received training signal. Further, the signal level of the received signal DI supplied to the carrier phase error detector 311 is xk (k = 1,..., N), and the signal level of the received signal DQ supplied to the carrier phase error detector 311 is yk. When (k = 1,..., N), the carrier phase error detection unit 311 performs the calculation of Expression (1) to calculate the phase error φ.

Figure 2010056630

なお、式（１）において「ｒ」は位相の基準値である。ＢＰＳＫでは、位相オフセットが「０°」であれば、基準値ｒは「ｒ＝０°」となる。またＱＰＳＫでは、位相オフセットが「４５°」であれば、基準値ｒは「ｒ＝４５°」となる。
Figure 2010056630
In Expression (1), “r” is a phase reference value. In BPSK, when the phase offset is “0 °”, the reference value r is “r = 0 °”. In QPSK, when the phase offset is “45 °”, the reference value r is “r = 45 °”.

キャリア位相誤差検出部３１１は、式（１）を用いて算出した位相誤差φを位相回転部３１２に供給して、位相誤差φがなくなるように受信信号ＤＩ，ＤＱの位相を位相回転部３１２で回転させる。なお、プリアンブルの変調方式としてＢＰＳＫが用いられている場合、「０°」または「１８０°」のいずれに位相が回転しているかを、シンク区間Ｆｂのシンク信号の例えばパターン検出結果に基づいて判別する。また、プリアンブルの変調方式としてＱＰＳＫが用いられている場合も同様にして、「４５°」「１３５°」「２２５°」「３１５°」のいずれに位相が回転しているか判別できる。   The carrier phase error detection unit 311 supplies the phase error φ calculated using the equation (1) to the phase rotation unit 312, and the phase rotation unit 312 sets the phases of the reception signals DI and DQ so that the phase error φ is eliminated. Rotate. When BPSK is used as the preamble modulation method, it is determined whether the phase is rotated to “0 °” or “180 °” based on, for example, the pattern detection result of the sync signal in the sync interval Fb. To do. Similarly, when QPSK is used as the preamble modulation method, it can be determined whether the phase is rotated to “45 °”, “135 °”, “225 °”, or “315 °”.

また、トレーニング信号として最小波長以上の信号を用いるものとして、上述のように位相誤差を算出すれば、トレーニング信号に同期して１つのサンプルを選択して位相誤差を算出しなくとも、トレーニング信号から非同期で複数サンプルを用いて位相誤差を算出することができる。   If the phase error is calculated as described above using a signal having a minimum wavelength as the training signal, it is possible to calculate from the training signal without selecting one sample in synchronization with the training signal and calculating the phase error. The phase error can be calculated using a plurality of samples asynchronously.

次に、位相誤差補正部３２は、位相誤差補正部３１から出力された位相誤差の補正がなされた受信信号ＤＩａ，ＤＱａ信号を用いて、さらに位相誤差の補正を行う。   Next, the phase error correction unit 32 further corrects the phase error using the received signals DIa and DQa signals that have been subjected to the phase error correction output from the phase error correction unit 31.

位相誤差補正部３２の復調部３２１は、受信信号ＤＩａ，ＤＱａを用いて受信シンボルの復調を行い、その結果を位相誤差検出部３２２に供給する。位相誤差検出部３２２は、受信信号ＤＩａ，ＤＱａから位相を算出して、この算出した位相と復調部３２１で復調された受信データから位相差を算出する。さらに、位相誤差検出部３２２は、算出した位相差あるいは算出した位相差と過去に算出した位相差から補正する位相量を決定する。ここで、時刻ｋにおいて、受信信号ＤＩａ，ＤＱａから位相を算出して、この算出した位相と復調部３２１で復調された受信データから算出される位相差を「θk」を算出する。位相誤差検出部３２２は、式（２）の演算を行い、補正する位相誤差φkを決定する。   The demodulator 321 of the phase error correction unit 32 demodulates the received symbols using the received signals DIa and DQa, and supplies the result to the phase error detector 322. The phase error detector 322 calculates a phase from the received signals DIa and DQa, and calculates a phase difference from the calculated phase and the received data demodulated by the demodulator 321. Further, the phase error detection unit 322 determines the phase amount to be corrected from the calculated phase difference or the calculated phase difference and the previously calculated phase difference. Here, at time k, the phase is calculated from the received signals DIa and DQa, and “θk” is calculated as the phase difference calculated from the calculated phase and the received data demodulated by the demodulator 321. The phase error detection unit 322 performs the calculation of Expression (2) to determine the phase error φk to be corrected.

Figure 2010056630
なお、式（２）において、「ｎ」は算出に用いるサンプルの数である。
Figure 2010056630
 In equation (2), “n” is the number of samples used for calculation.

また、式（２）において、「β」は忘却係数である。この忘却係数βを小さくすれば式（２）の第一項の瞬時値に即した位相誤差φkが決定される。また、忘却係数βを大きくすれば、式（２）の第二項の過去に算出された位相差に即した位相誤差φkが決定されることになる。すなわち、忘却係数βを小さくすれば、位相の時間変動に対して追従性のよい位相補正を行うことが可能となる。また、忘却係数βを大きくすれば、ノイズ等の影響を受けにくい位相補正を行うことが可能となる。   In the equation (2), “β” is a forgetting factor. If the forgetting factor β is reduced, the phase error φk corresponding to the instantaneous value of the first term of the equation (2) is determined. If the forgetting factor β is increased, the phase error φk corresponding to the phase difference calculated in the past in the second term of the equation (2) is determined. That is, if the forgetting factor β is reduced, it is possible to perform phase correction with good followability with respect to temporal phase fluctuations. Further, if the forgetting factor β is increased, it is possible to perform phase correction that is not easily affected by noise or the like.

位相回転部３２３は、位相誤差φkがなくなるように位相誤差補正部３１から供給された受信信号ＤＩａ，ＤＱａの位相を回転させて、位相補正後の受信信号ＤＩｂ，ＤＱｂを、図１に示す復調部３５に供給する。   The phase rotation unit 323 rotates the phases of the reception signals DIa and DQa supplied from the phase error correction unit 31 so that the phase error φk is eliminated, and the received signals DIb and DQb after phase correction are demodulated as shown in FIG. To the unit 35.

このように、位相誤差補正部３２では、復調部３２１で判定された受信シンボルの位相と、位相誤差補正部３１から供給された受信信号ＤＩａ，ＤＱａに基づいて算出した位相に基づいて算出した位相差θkおよび過去に算出された位相差θi（ｉ＝ｋ−ｎ，・・・，ｋ−１）を用いて位相誤差φkを決定する。さらに、位相誤差φkがなくなるように位相を回転させれば、位相誤差補正部３２から出力される受信信号ＤＩｂ，ＤＱｂは位相誤差がさらに少ないものとなる。   As described above, the phase error correction unit 32 calculates the phase calculated based on the phase of the received symbol determined by the demodulation unit 321 and the phase calculated based on the reception signals DIa and DQa supplied from the phase error correction unit 31. The phase error φk is determined using the phase difference θk and the previously calculated phase difference θi (i = k−n,..., K−1). Furthermore, if the phase is rotated so that the phase error φk is eliminated, the received signals DIb and DQb output from the phase error correction unit 32 have a smaller phase error.

図４は、受信信号のコンスタレーションを示している。なお、図４の（Ａ）は位相誤差補正部３２から出力された受信信号ＤＩｂ，ＤＱｂに基づくコンスタレーション、図４の（Ｂ）は従来の無線通信装置における遅延検波部６３から出力された受信信号ＤＩｄ，ＤＱｄに基づくコンスタレーションをそれぞれ示している。この図４では、位相誤差補正部３１と位相誤差補正部３２で位相補正を行うことにより、従来の遅延検波を用いる場合に比べて位相誤差が少なくなっていることが明確に示されている。   FIG. 4 shows a received signal constellation. 4A is a constellation based on the received signals DIb and DQb output from the phase error correction unit 32, and FIG. 4B is a reception output from the delay detection unit 63 in the conventional wireless communication apparatus. The constellations based on the signals DId and DQd are shown. In FIG. 4, it is clearly shown that the phase error is reduced by performing the phase correction by the phase error correction unit 31 and the phase error correction unit 32 as compared with the case of using the conventional delay detection.

このように、位相誤差補正部３１は、受信信号におけるトレーニング信号を検波して得られた同相成分と直交成分の信号から位相誤差を検出して、この検出した位相誤差を補正する。また位相誤差補正部３２は、受信信号におけるデータ信号を検波して得られた同相成分と直交成分の信号を位相誤差補正部３２で補正した信号から位相誤差を検出して、この検出した位相誤差を補正する。したがって、キャリア同期において、位相補正の精度を高めるためにオーバーサンプリングを行う必要がなく、また、遅延検波を用いた場合のようなＳ／Ｎ比の劣化も生じることなく、精度よい位相補正を行うことができる。さらに、無線通信装置がバックスキャッタ方式で無線通信を行う場合、本願発明を用いて位相誤差の補正を行うだけで、良好に無線通信を行うことができる。   As described above, the phase error correction unit 31 detects the phase error from the in-phase component signal and the quadrature component signal obtained by detecting the training signal in the received signal, and corrects the detected phase error. The phase error correction unit 32 detects a phase error from a signal obtained by correcting the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting the data signal in the received signal by the phase error correction unit 32, and detects the detected phase error. Correct. Therefore, in carrier synchronization, it is not necessary to perform oversampling in order to increase the accuracy of phase correction, and accurate phase correction is performed without causing deterioration of the S / N ratio as in the case of using delay detection. be able to. Furthermore, when the wireless communication apparatus performs wireless communication by the backscatter method, wireless communication can be performed satisfactorily only by correcting the phase error using the present invention.

なお、本発明は、上述した発明の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この発明の実施の形態は、例示という形態で本発明を開示したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が、この実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。   It should be noted that the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments of the invention. The embodiment of the present invention discloses the present invention in the form of exemplification, and it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. . That is, in order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.

この発明によれば、第１の位相誤差補正部では、受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する処理が行われる。また、第２の位相誤差補正部では、受信信号のフレームにおける第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて第１の位相誤差補正部によって位相補正がなされた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する処理が行われる。このため、バックスキャッタ方式で無線通信を行う場合のように、キャリア同期として位相差検出のみを行う無線通信装置に好適である。   According to the present invention, the first phase error correction unit detects a phase error from the in-phase component signal and the quadrature component signal obtained by detecting the first interval for reception synchronization in the frame of the received signal. Thus, processing for correcting the detected phase error is performed. In the second phase error correction unit, the in-phase component obtained by detecting a second section different from the first section in the frame of the received signal and subjected to phase correction by the first phase error correction unit. The phase error is detected from the signals of the orthogonal components and the detected phase error is corrected. For this reason, it is suitable for a wireless communication apparatus that performs only phase difference detection as carrier synchronization, as in the case of performing wireless communication by the backscatter method.

無線通信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a radio | wireless communication apparatus. 補正処理部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a correction process part. 送信データのフレームフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the frame format of transmission data. コンスタレーションを示す図である。It is a figure which shows a constellation. 従来の無線通信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional radio | wireless communication apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０，４０，５０、７０・・・無線通信装置、１１，５１・・・周波数シンセサイザ、１２，５２・・・サーキュレータ、１３，４２，５４，７２・・・アンテナ、１４，５３・・・位相遅延部、１５，１６，５５，５６・・・ミキサ、１７，１９，５７，５９・・・低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１８，２０，５８，６０・・・可変利得アンプ、２１，６１・・・シンボル同期部、２２，６２・・・Ａ／Ｄ変換部、３０・・・補正処理部、３１，３２・・・位相誤差補正部、３５，６４，３２１・・・復調部、４１，７１・・・変調部、６３・・・遅延検波部、３１１・・・キャリア位相誤差検出部、３１２，３２３・・・位相回転部、３２２・・・位相誤差検出部   10, 40, 50, 70 ... wireless communication device, 11, 51 ... frequency synthesizer, 12, 52 ... circulator, 13, 42, 54, 72 ... antenna, 14, 53 ... phase Delay unit, 15, 16, 55, 56 ... mixer, 17, 19, 57, 59 ... low-pass filter (LPF), 18, 20, 58, 60 ... variable gain amplifier, 21, 61 ... Symbol synchronization unit, 22, 62 ... A / D conversion unit, 30 ... Correction processing unit, 31, 32 ... Phase error correction unit, 35, 64, 321 ... Demodulation unit, 41 , 71 ... Modulation unit, 63 ... Delay detection unit, 311 ... Carrier phase error detection unit, 312, 323 ... Phase rotation unit, 322 ... Phase error detection unit

Claims (7)

受信信号を検波して同相成分と直交成分の信号を得る直交検波部と、
前記受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する第１の位相誤差補正部と、
前記受信信号のフレームにおける前記第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて前記第１の位相誤差補正部によって位相補正がなされた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正する第２の位相誤差補正部と
を備える無線通信装置。 A quadrature detection unit that detects a received signal and obtains in-phase and quadrature component signals;
A phase error is detected from the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting the first interval for reception synchronization in the frame of the received signal, and a first error is corrected by correcting the detected phase error. A phase error correction unit;
From the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting a second section different from the first section in the frame of the received signal and subjected to phase correction by the first phase error correction unit, A wireless communication apparatus comprising: a second phase error correction unit that detects an error and corrects the detected phase error. 前記第２の位相誤差補正部は、同相成分と直交成分を用いて復調を行うことにより得られた結果と、該同相成分と直交成分の信号から算出した位相との位相差を前記位相誤差とする
請求項１記載の無線通信装置。 The second phase error correction unit calculates a phase difference between a result obtained by performing demodulation using an in-phase component and a quadrature component and a phase calculated from the signal of the in-phase component and the quadrature component as the phase error. The wireless communication apparatus according to claim 1. 前記第２の位相誤差補正部は、前記位相差と該位相差を算出する前に算出した位相差を用いて前記位相誤差を決定する
請求項２記載の無線通信装置。 The radio communication apparatus according to claim 2, wherein the second phase error correction unit determines the phase error using the phase difference and the phase difference calculated before calculating the phase difference. 前記第１の位相誤差補正部は、複数サンプルの前記同相成分と直交成分の信号の絶対値から前記位相誤差を検出する
請求項１記載の無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the first phase error correction unit detects the phase error from absolute values of signals of the in-phase component and the quadrature component of a plurality of samples. 前記第１の区間はトレーニング信号の区間であり、前記第２の区間はデータ信号の区間である
請求項１記載の無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the first section is a training signal section, and the second section is a data signal section. 前記受信信号は、バックスキャッタ方式における変調された反射波を受信して得た受信信号である
請求項１記載の無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the reception signal is a reception signal obtained by receiving a reflected wave modulated in a backscatter system. 直交検波部が、受信信号を検波して同相成分と直交成分の信号を得るステップと、
第１の位相誤差補正部が、前記受信信号のフレームにおける受信同期のための第１の区間を検波して得られた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正するステップと、
第２の位相誤差補正部が、前記受信信号のフレームにおける前記第１の区間とは異なる第２の区間を検波して得られて前記第１の位相誤差補正部によって位相補正がなされた前記同相成分と直交成分の信号から、位相誤差を検出して、該検出した位相誤差を補正するステップと
を具備する無線通信方法。 A step of a quadrature detection unit detecting a received signal to obtain an in-phase component signal and a quadrature component signal;
A first phase error correction unit detects a phase error from the signal of the in-phase component and the quadrature component obtained by detecting the first section for reception synchronization in the frame of the reception signal, and detects the phase error Correcting the phase error, and
The in-phase signal obtained by detecting a second section different from the first section in the frame of the received signal by the second phase error correction section and having undergone phase correction by the first phase error correction section. A wireless communication method comprising: detecting a phase error from a signal of a component and a quadrature component, and correcting the detected phase error.
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