JP2004129207A - 復調方法及び復調器 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ回路を必要とせず、ＦＳＫ受信機の構成を簡略化可能な復調方法及び復調器を提供する。
【解決手段】カウント部１２を構成する四つのカウンタＣ１〜Ｃ４が、１／４ビット時間幅Ｔ／４ずつ異なるタイミングで、それぞれビット時間幅Ｔ毎に被変調信号の波数をカウントする。そのカウント値に基づいて、判定しきい値（図では「９」）より大きなカウント値についての平均値ＡＶ０と、判定しきい値より小さなカウント値についての平均値ＡＶ１とを求め、その差を判定値ＤＡＶ（＝ＡＶ０−ＡＶ１）とし、この判定値ＤＡＶが最大となるカウンタＣｉを、復調すべきデジタル信号のビット境界に同期したタイミングで動作しているものとして特定する。その特定されたカウンタＣｉからのカウント値を、判定しきい値と大小比較して信号レベルを判定し、デジタル信号を復元する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変調された信号を復調する復調方法及び復調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタル信号を無線伝送する際に使用される変調方式の一つとして、搬送波の周波数を変調し、デジタル信号の各信号レベルにそれぞれ異なった周波数を対応させるＦＳＫ変調が知られている。
【０００３】
図１５は、ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調器を搭載したＦＳＫ受信機の一般的な構成を示すブロック図である。
図１５に示すように、ＦＳＫ受信機１０２は、図示しない送信機からの送信電波を捕捉するアンテナ１０４と、アンテナ１０４から供給される受信信号から所望周波数帯の信号成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＲＦ−ＢＰＦ）１０６と、ＲＦ−ＢＰＦ１０６の出力を増幅するＲＦ増幅器１０８と、ＲＦ増幅器１０８の出力を局部発信器１１０が生成するローカル信号と混合して中間周波（ＩＦ）信号に変換するミキサ１１２と、ミキサ１１２の出力から不要な信号成分を除去するバンドパスフィルタ（ＩＦ−ＢＰＦ）１１４と、ＩＦ−ＢＰＦ１１４の出力を増幅するＩＦ増幅器１１６とを備えており、このＩＦ増幅器１１６の出力が復調器１２０に供給されるように構成されている。
【０００４】
ここで、図１６（ａ）は、代表的な復調方式の一つであるクォドラチャ復調を行う復調器の構成を示すブロック図である。
図１６（ａ）に示すように、クォドラチャ復調器は、復調すべき被変調信号（ここではＩＦ信号）と、この被変調信号に位相器１２２を通過させることで位相を変化させた信号とを、乗算器１２４にて混合し、その出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２６にて平滑化したものを、比較器１２８にて信号レベルを判定して２値化することで、復調されたデジタル信号を得るようにされている。
【０００５】
なお、位相器１２２は、ＦＳＫ変調された被変調信号の中心周波数をｆ０、入力信号の周波数をｆとして、ｆ＝ｆ０であれば９０°（＝π／２［ｒａｄ］）の位相回転を生じさせ、また、ｆ＜ｆ０であれば９０°より小さな位相回転を生じさせ、逆に、ｆ＞ｆ０であれば９０°より大きな位相回転を生じさせるように構成されている。
【０００６】
従って、乗算器の出力は、ｆ＝ｆ０（位相回転量：π／２）であれば（２１）式、ｆ＜ｆ０（位相回転量：π／２−α）であれば（２２）式、ｆ＞ｆ０（位相回転量：π／２＋α）であれば（２３）式にて表されることになる。但し、０＜α＜π／２とする。
【０００７】
ｓｉｎ（θ）×ｓｉｎ（θ＋π／２）　　　　＝｛ｓｉｎ（２θ）｝／２　　　　　　　　　　　　　　　（２１）
ｓｉｎ（θ）×ｓｉｎ（θ＋π／２−α）＝｛ｓｉｎ（２θ−α）＋ｓｉｎ（α）｝／２　　（２２）
ｓｉｎ（θ）×ｓｉｎ（θ＋π／２＋α）＝｛ｓｉｎ（２θ＋α）−ｓｉｎ（α）｝／２　　（２３）
つまり、乗算器の出力を平滑化すると、（２２）（２３）式の右辺の第２項に示された直流成分±ｓｉｎ（α）　が抽出され、ｆ＜ｆ０であればプラス、ｆ＞ｆ０であればマイナスとなる。従って、この抽出された信号を比較器で判定することにより、送信されたデジタル信号が復元されるのである。
【０００８】
また、クォドラチャ復調とは別のＦＳＫ復調器として、図１６（ｂ）に示すように、ワンショット・マルチバイブレータを用いたデジタル型のＦＳＫ復調器も知られている。
このＦＳＫ復調器では、ワンショット・マルチバイプレータ１３４が、ｆ＝ｆ０であればデューティ５０％、ｆ＜ｆ０であればデューティ５０％未満、ｆ＞ｆ０であればデューティ５０％より大となるパルスを出力するように構成されている。従って、このワンショット・マルチバイブレータ１３４の出力をＬＰＦ１３６で平滑化し、このＬＰＦの出力を、比較器１３８にて、デューティ５０％の出力に相当する信号レベルを有したしきい値と大小比較することにより、送信されたデジタル信号が復元される。
【０００９】
しかし、前出のクォドラチャ復調器では位相器１２２，乗算器１２４，ＬＰＦ１２６が用いられ、また、後出のワンショット・マルチバイブレータを用いたＦＳＫ復調器でもＬＰＦ１３６が用いられている。つまり、いずれの復調器もＬＳＩへの内蔵が困難なコイルやコンデンサ等からなるアナログ回路を用いて構成されているため、小型化が困難であり、大幅なコストの削減を期待できないという問題があった。
【００１０】
これに対して、復調器への入力信号より周波数の高いシステムクロックを用いてカウンタを動作させ、所定のタイミングでカウント値を取り込み、その取り込んだカウント値から入力信号の位相、ひいては入力信号の周波数を特定するように構成された復調器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
この復調器では、カウンタ，レジスタ，論理回路によりアナログ回路を用いることなく構成できるため、ＬＳＩへの内蔵が可能であり小型化、低コスト化を実現できる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−１７３７１５号公報（　図１，図２）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この復調器では、入力信号より周波数の高い高速なシステムクロックが必要なため、受信信号をそのまま復調器に入力することができず、必然的に、図１５に示すように、受信信号をＩＦ信号に変換するための構成（局部発信器、ミキサ、ＩＦ−ＢＰＦ、ＩＦ増幅器等）が必要となる。
【００１４】
即ち、復調器が適用されるＦＳＫ受信機全体でみた場合、復調器の部分はアナログ回路を用いることなく構成できても、その前段のＩＦ信号に変換する部分にアナログ回路（コイル，コンデンサ，ＳＡＷ素子など）が必要となるため、大幅な小型化やコストの削減を図ることができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するために、アナログ回路を必要とせず、ＦＳＫ受信機の構成を簡略化可能な復調方法及び復調器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１記載の復調方法では、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビットに対応するビット対応区間毎に被変調信号の波数をカウントし、そのカウント結果に基づいてデジタル信号の信号レベルを判定する。
【００１７】
このように、本発明の復調方法によれば、被変調信号をクロックとしてカウントを行うことで取得した変調信号の波数のカウント値に基づいて、デジタル信号の信号レベルを判定するようにされているため、アナログ回路による処理を必要とすることなく被変調信号をデジタル信号に復調することができる。
【００１８】
また、本発明の復調方法によれば、被変調信号より周波数の高い信号を使用する必要がないため、受信信号（ＲＦ信号）を中間周波信号（ＩＦ信号）に変換することなく、そのまま復調することができる。その結果、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換するための構成を省略でき、当該復調方法を適用したＦＳＫ受信機の構成を大幅に簡略化できる。
【００１９】
次に請求項２記載の復調方法では、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅をビット時間幅とし、このビット時間幅内で互いに異なった開始タイミングを有し、且つ、そのビット時間幅を周期として繰り返す複数種類のカウント区間のそれぞれについて被変調信号の波数をカウントする。そして、そのカウント結果に基づいて開始タイミングのいずれかを、デジタル信号のビット境界に対応した同期タイミングとして特定し、その同期タイミングにより区分けされるビット時間幅毎の区間をビット対応区間としている。
【００２０】
このように、本発明の復調方法によれば、復調されるべきデジタル信号の各ビットに、ビット対応区間を正しく対応させることができるため、精度よく復調を行うことができるだけでなく、このような処理を、各カウント区間でのカウント値に基づいて行っているため、アナログ回路を用いることなく実現することができる。
【００２１】
また、請求項３記載の復調方法では、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅より短く設定された分割区間毎に被変調信号の波数をカウントし、そのカウント結果に基づいてデジタル信号の信号レベルを判定する。
【００２２】
この場合、例えば、分割区間を、復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅（ビット時間幅）の１／Ｍに設定した時には、同一レベルが連続するＭ個分の分割区間を１ビットと見なせばよいため、別途、同期タイミングを特定することなく、デジタル信号を復調することができる。
【００２３】
次に請求項４記載の復調器では、カウント手段が、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビットに対応するビット対応区間毎に被変調信号の波数をカウントし、そのカウント結果に基づいて、レベル判定手段が、デジタル信号の信号レベルを判定する。
【００２４】
つまり、本発明の復調器は、請求項１記載の復調方法を実現する装置であり、従って、請求項１記載の復調方法を実行した場合と同様の効果を得ることができる。
また、本発明の復調器は、アナログ回路を用いることなく構成可能なため、ＬＳＩに内蔵することができ、当該復調器を小型化できる。しかも、本発明の復調器を用いてＦＳＫ受信機を構成した場合には、受信信号をそのまま被変調信号として用いることが可能なため、受信信号をＩＦ信号に変換するための構成を省略できる。従って、ＦＳＫ受信機の構成を大幅に簡略化でき、また大幅な小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２５】
次に請求項５記載の復調器では、同期タイミング特定手段が、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビット境界に対応した同期タイミングを特定し、カウント手段は、この同期タイミング特定手段により特定された同期タイミングにて区分けされる区間をビット対応区間とする。
【００２６】
なお、同期タイミング特定手段は、例えば、請求項６記載のように、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅をビット時間幅とし、このビット時間幅内で互いに異なった開始タイミングを有し、且つ、そのビット時間幅を周期として繰り返す複数種類のカウント区間のそれぞれについて、波数検出手段が、被変調信号の波数をカウントし、そのカウント結果に基づき、選択手段が、信号レベル判定手段での判定が容易となるようなカウント値が得られるカウント区間の開始タイミングを、同期タイミングとして選択するように構成すればよい。
【００２７】
このうち、波数検出手段は、例えば、請求項７記載のように、開始タイミングの設定を任意に切替可能な単一のカウンタを用いて、カウント区間内での被変調信号の波数をカウントし、タイミング切替制御手段が、カウンタの動作タイミングを開始タイミングのいずれかに順次切り替えるように構成してもよいし、請求項９記載のように、それぞれが互いに異なった開始タイミングで動作する複数のカウンタを用いて、各カウント区間内での被変調信号の波数をカウントするように構成してもよい。
【００２８】
また、波数検出手段は、請求項１１記載のように、単一又は複数のカウンタを用いて、ビット時間幅を開始タイミングの種類数で分割してなる分割区間毎に被変調信号の波数をカウントし、波数算出手段が、カウンタが出力するカウント値に基づき、開始タイミングの異なるカウント区間のそれぞれについて、被変調信号の波数を算出するように構成してもよい。
【００２９】
そして、波数検出手段がカウント区間内での被変調信号の波数をカウントする単一のカウンタからなる場合（即ち請求項７の場合）には、請求項８記載のように、選択手段が選択した同期タイミングにて動作するように前記カウンタを設定するタイミング設定手段を備え、このタイミング設定手段による設定が行われたカウンタを、カウント手段として用いるようにすればよい。
【００３０】
また、波数検出手段がカウント区間内での被変調信号の波数をカウントする複数のカウンタからなる場合（即ち請求項９の場合）には、請求項１０記載のように、その複数のカウンタの中から、選択手段が選択した同期タイミングにて動作するカウンタを、カウント手段として用いるようにすればよい。
【００３１】
更に、波数検出手段が分割区間毎に被変調信号の波数をカウントする単一又は複数のカウンタからなる場合（即ち請求項１１の場合）には、請求項１２記載のように、選択手段が選択した同期タイミングに対応する波数算出手段での算出結果を、カウント手段のカウント値として用いるようにすればよい。
【００３２】
ところで、波数検出手段を構成するカウンタは、請求項１３記載のように、カウント対象区間（カウント区間又は分割区間）の開始毎にリセットするように設定してもよく、この場合、カウント対象区間の終了時におけるカウンタのカウント値を、そのままカウント対象区間内での被変調信号の波数として用いればよい。
【００３３】
また、波数検出手段を構成するカウンタは、請求項１４記載のように、フリーラン動作するように設定してもよく、この場合、カウント対象区間の開始時及び終了時におけるカウンタのカウント値から、そのカウント対象区間内での被変調信号の波数を得ればよい。なお、カウント対象区間が間をおくことなく連続している場合には、現在のカウント対象区間の終了時におけるカウント値、及び一つ前のカウント対象区間の終了時におけるカウント値から、現在のカウント対象区間内での被変調信号の波数を得るようにしてもよい。
【００３４】
更に、カウンタが分割区間毎に波数をカウントする請求項１１記載の構成に、請求項１３記載の構成を適用した場合、波数算出手段は、カウント区間を構成する各分割区間のカウント値を加算することで、そのカウント区間での被変調信号の波数を求めるように構成すればよい。
【００３５】
また、請求項１１記載の構成に、請求項１４記載の構成を適用した場合、波数算出手段は、カウント区間の末尾に位置する分割区間にて得られたカウント値から、同じ開始タイミングを有する前回のカウント区間の末尾に位置する分割区間にて得られたカウント値を減算することで、そのカウント区間での被変調信号の波数を求めるように構成すればよい。但し、この場合、カウンタのオーバーフローにより今回のカウント値が前回のカウント値より小さくなるときがあるため、このようなときには、今回のカウント値に２^ｋ（ｋはカウンタのビット幅）を加算する必要がある。
【００３６】
一方、選択手段は、例えば請求項１５記載のように、開始タイミングの異なるカウント区間毎に、デジタル信号の各信号レベルのそれぞれについて、その信号レベルに対応すると推定されるカウント値の平均値を求め、信号レベル間で平均値の差が最大となるカウント区間の開始タイミングを選択するように構成すればよい。
【００３７】
例えば、復調すべきデジタル信号が２値信号である場合を考えると、カウント手段から得られるカウント値の分布は、開始タイミングがビット境界と一致しているカウント区間については、図１３（ａ）に示すように、各信号レベルに割り当てた周波数Ｆ０±Ｆ１に対応する波数（カウント値）付近にそれぞれピークを有した形状となる。但し、信号レベルの出現比率に偏りがある場合には、図１３（ｂ）に示すように、これらのピークは異なった大きさとなる。
【００３８】
また、開始タイミングがビット境界の中間にあるカウント区間については、図１３（ｄ）に示すように、二つのピークが重なった分布となり、図１３（ａ）と図１３（ｄ）の中間では、図１３（ｃ）のような分布となる。
これらカウント値の分布からわかるように、中心周波数Ｆ０に対応する波数より大きいか否かにより、いずれの信号レベルに対応するかを推定して、上述の判定値の差による判定を行えば、開始タイミングがビット境界に近いカウント区間が選択されるのである。
【００３９】
但し、上述のように、判定値として平均値の差を用いると、中心値Ｆ０に対応するカウント結果が判定値に反映されないことから、図１３（ｄ）のケースでも、ノイズのみから平均値が計算され、結果として平均値の差が、図１３（ｃ）のケースより大きくなることもある。
【００４０】
このため、単に平均値の差を判定値とするよりも、請求項１６記載のように、その平均値の差の算出に用いたデータ数を、その平均値の差に乗じた値を判定値とすることが望ましい。
また、判定値を求める前に、例えば請求項１７記載のように、デジタル信号の各信号レベルの中間レベル（被変調信号の中心周波数）に対応するカウント値の発生度数を求め、その発生度数が予め設定された規定値を超える開始タイミングを、選択対象から除外するように構成してもよい。
【００４１】
ここで、被変調信号の中心周波数をＦ０とし、この中心周波数Ｆ０から±Ｆ１だけ離れた周波数がデジタル信号の各信号レベルに対応し、更に、カウント区間を復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅（ビット時間幅）Ｔと一致しているものとする。この前提で、図１４に示すように、カウント区間の開始タイミングが、ビット境界から時間ｘ（＜Ｔ／２）だけ進んでいる場合を考える。
【００４２】
この開始タイミングで、周波数Ｆ０＋Ｆ１の被変調信号が主として含まれるカウント区間でカウント値Ｗｎ＋は（１）式、周波数Ｆ０−Ｆ１の被変調信号が主として含まれるカウント区間でのカウント値Ｗｎ−は（２）式にて表される。但し、１ビット毎に信号レベルが反転しているものとする。
【００４３】
Ｗｎ＋＝（Ｆ０＋Ｆ１）・（Ｔ−ｘ）＋（Ｆ０−Ｆ１）・ｘ
＝（Ｆ０＋Ｆ１）・Ｔ−２・Ｆ１・ｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
Ｗｎ−＝（Ｆ０−Ｆ１）・（Ｔ−ｘ）＋（Ｆ０＋Ｆ１）・ｘ
＝（Ｆ０−Ｆ１）・Ｔ＋２・Ｆ１・ｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ここで、開始タイミングがビット境界と一致（ｘ＝０）している時の波数は、Ｗｎ＋＝（Ｆ０＋Ｆ１）・Ｔ個、Ｗｎ−＝（Ｆ０−Ｆ１）・Ｔ個なので、同期ずれが原因で生じた波数の誤差は、いずれの場合も２・Ｆ１・ｘ個である。
【００４４】
つまり、開始タイミングとビット境界とのずれが、２・Ｆ１・ｘ＜１であれば、同期（開始タイミングとビット境界とが一致）したとみなすことができる。即ち、同期の分解能はｘ＜１／（２・Ｆ１）である。
また、（３）式に示すように、カウント値Ｗｎ＋が中心周波数Ｆ０に対する波数Ｆ０・Ｔより大きく、また、カウント値Ｗｎ−が中心周波数Ｆ０に対する波数Ｆ０・Ｔより小さければ、信号レベルを正しく判定できる。なお、（４）式は（３）式を整理することで得られる。
【００４５】
Ｗｎ−＜Ｆ０・Ｔ＜Ｗｎ＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
ｘ＜Ｔ・２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
つまり、請求項１８記載のように、カウント区間の開始タイミングの時間差は、ビット対応区間の二分の一未満の長さに設定されていればよく、換言すれば、ビット対応期間内に３個以上のタイミングが用意されていればよい。但し、実際の回路では、開始タイミングを生成する回路を簡易な構成とするため、請求項１９記載のように、カウント区間の開始タイミングの種類は、２の累乗個に設定されていることが望ましい。
【００４６】
また、カウント区間の長さは、請求項２０記載のように、ビット対応区間の時間幅以下であればよいが、信頼性の面からは長いほど良く、ビット対応区間の時間幅に等しく設定されていることが望ましい。
なお、ビット時間幅のＭ分の１の長さの分割区間毎にカウント値を取得し、連続するＭ個の分割区間を一つのカウント区間とし、Ｍ個の分割区間のカウント値の合計値を、そのカウント区間のカウント値とするように構成してもよい。この場合、カウンタの数を増やすことなく、開始タイミングの種類を簡単に増やすことができる。
【００４７】
次に、請求項２１記載の復調器では、カウント手段が、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅より短く設定された分割区間毎に被変調信号の波数をカウントし、そのカウント結果に基づいて、レベル判定手段が、分割区間毎に信号レベルを判定し、その判定された信号レベルに基づいて、復調されたデジタル信号を得る。
【００４８】
つまり、本発明の復調器は、請求項３記載の復調方法を実現するものであり、従って、請求項３記載の復調方法を実施した場合と同様の効果を得ることができる。
ところで、当該復調器により復調されるデジタル信号が二値信号である場合には、請求項２２記載のように、レベル判定手段は、被変調信号の中心周波数に対応する波数を判定しきい値として用いるように構成すればよい。
【００４９】
なお、判定しきい値は予め設定された固定値を用いてもよいが、請求項２３記載のように、しきい値設定手段が、カウント手段でのカウント結果に基づいて、判定しきい値を設定するように構成してもよい。
この場合、しきい値設定手段は、例えば請求項２４記載のように、判定しきい値として、カウント手段でのカウント結果から、そのカウント結果の最大値と最小値との中間値を求めてもよいし、請求項２５記載のように、判定しきい値として、カウント手段でのカウント結果から、そのカウント結果の平均値を求めてもよい。また、しきい値設定手段は、請求項２６記載のように、カウント手段でのカウント結果から得られたカウント値の分布に二つのピークが存在する場合には、判定しきい値として、両ピークの中間値を求めてもよい。
【００５０】
ところで、ＦＳＫ変調に使用する搬送波の中心周波数と比較して、各信号レベルに割り当てられる周波数の周波数差が小さい場合、各信号レベルに対応する両カウント区間でのカウント値の差は、これらの全カウント値と比較して非常に小さなものとなる。
【００５１】
具体的には、被変調信号に使用する周波数をＦ０±Ｆ１として、Ｆ０＝５００ＭＨｚ、Ｆ１＝３０ｋＨｚ、カウント区間を１ｍｓとすると、カウント区間中にカウントされる波数（全カウント値）は、被変調信号の周波数がＦ０＋Ｆ１の時には５０００３０個であり、周波数がＦ０−Ｆ１の時には４９９９７０個であるのに対して、両カウント値の差は６０である。
【００５２】
つまり、これだけの波数をカウントするには、単純には１９ビットものカウンタが必要となる。しかし、これらのカウント値は、中心周波数Ｆ０に対する波数のカウント値（５０００００個）に対して、どれだけ大きいか、又は小さいかが情報として重要であるため、この相対的な値を得ることができれば充分である。
【００５３】
そこで、請求項２７記載のように、カウント手段は、カウント区間内でカウントされる最大値と最小値との差を識別可能なビット幅を有するように構成することが望ましい。
なお、請求項２４〜２７では、カウント手段の変わりに波数検出手段を用いてもよい。
【００５４】
次に、請求項２８記載の復調器では、電波環境推定手段が、周囲の電波環境を推定し、この電波環境推定手段により電波環境が悪いと判定された時には、停止手段が、当該復調器の動作を停止させる。
従って、本発明の復調器では、受信を行ってもその受信信号からデジタル信号への復調を正しく行うことができない状態の時に、受信動作が行われることによって、無駄に電力が消費されてしまうことを防止できる。
【００５５】
なお、電波環境推定手段は、例えば、請求項２９記載のように、カウント手段でのカウント結果のばらつきが、予め設定された上限値を超える場合に、電波環境が悪いものと判定するように構成すればよい。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、（ａ）が本実施形態の復調器の構成を示すブロック図、（ｂ）がその復調器を用いて構成され、キーレスエントリーシステムの車載器に組み込まれるＦＳＫ受信機の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図１（ｂ）に示すように、ＦＳＫ受信機２は、図示しない送信機からの送信電波を補足するアンテナ４と、アンテナ４から供給される受信信号から所望周波数帯の信号成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＲＦ−ＢＰＦ）６と、ＲＦ−ＢＰＦ６の出力を増幅するＲＦ増幅器８と、ＲＦ増幅器８の出力をデジタル信号に復調する復調器１０とからなる。
【００５８】
なお、一般に、アンテナ４やＲＦ増幅器８は、捕捉できる電波や増幅できる信号の周波数帯域が制限されるので、これらの制限により不要な信号成分を十分に除去できる場合には、ＲＦ−ＢＰＦ６を省略してもよい。
また、受信信号（被変調信号）は、「０」「１」の２値信号からなるデジタル信号にてＦＳＫ変調されており、デジタル信号の信号レベル「０」には周波数Ｆ０＋Ｆ１、信号レベル「１」には周波数Ｆ０−Ｆ１が割り当てられているものとする。
【００５９】
次に、本実施形態の復調器１０は、図１（ａ）に示すように、当該復調器１０への入力信号、即ちＦＳＫ変調された被変調信号の波数をカウントするカウント手段及び波数検出手段としてのカウント部１２を備えている。このカウント部１２は、入力信号（被変調信号）に従って動作するパラレル接続された四つのカウンタＣ１〜Ｃ４と、被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅（以下「ビット時間幅」という）Ｔを周期とするタイミング信号Ｓ１を生成するタイミング生成回路ＴＭと、タイミング信号Ｓ１をＴ／４だけ遅延させたタイミング信号Ｓ２を生成する遅延器Ｄ１と、タイミング信号Ｓ２をＴ／４だけ遅延させたタイミング信号Ｓ３を生成する遅延器Ｄ２と、タイミング信号Ｓ３をＴ／４だけ遅延させたタイミング信号Ｓ４を生成する遅延器Ｄ３とを備えている。
【００６０】
そして、各カウンタＣｉ（ｉ＝１〜４）は、それぞれタイミング信号Ｓｉによりビット時間幅Ｔ毎にリセットされるように構成されている。つまり、各カウンタＣ１〜Ｃ４は、図２に示すように、Ｔ／４ずつ異なったタイミングで動作し、いずれもビット時間幅Ｔを周期として、そのビット時間幅Ｔの間に被変調信号の波数をカウントしたカウント値を出力する。
【００６１】
また、復調器１０は、カウンタＣ１〜Ｃ４のリセット直前のカウント値を取り込み、その取り込んだカウント値に基づいて、復調されるべきデジタル信号のビット境界に同期したタイミング信号Ｓｉを特定する同期タイミング設定部１４と、同期タイミング設定部１４にて特定されたタイミング信号Ｓｉにて動作するカウンタＣｉからのカウント値を、予め設定された判定しきい値と比較し、判定しきい値よりカウント値が大きければ信号レベル「０」、カウント値が小さければ信号レベル「１」と判定して、デジタル信号を生成するレベル判定手段としての符号判定部１６とを備えている。
【００６２】
なお、同期タイミング設定部１４は、各カウンタＣｉ毎に、判定しきい値より大きなカウント値についての平均値ＡＶ０と、判定しきい値より小さなカウント値についての平均値ＡＶ１とをそれぞれ求め、これら両平均値の差を判定値ＤＡＶ（＝ＡＶ０−ＡＶ１）とし、この判定値ＤＡＶが最大となるカウンタＣｉからのカウント値を符号判定部１６に順次供給するように構成されている。つまり、このカウンタＣｉに供給されるタイミング信号Ｓｉを、ビット境界に同期したものとして特定する。
【００６３】
このように構成された本実施形態の復調器１０では、カウント部１２を構成する四つのカウンタＣ１〜Ｃ４が、１／４ビット時間幅Ｔ／４ずつ異なるタイミングで、それぞれビット時間幅Ｔ毎に被変調信号の波数をカウントし、同期タイミング設定部１４が、そのカウント値に基づいて、復調すべきデジタル信号のビット境界に同期したタイミング信号Ｓｉを特定する。そして、その特定されたタイミング信号Ｓｉで動作するカウンタＣｉからのカウント値を、判定しきい値と大小比較し信号レベルを判定することでデジタル信号を復元する。
【００６４】
ここで、図２に示すタイミング図を用いて、本実施形態の復調器１０の動作を具体的に説明する。但し、（Ｆ０＋Ｆ１）・Ｔ＝１２、（Ｆ０−Ｆ１）・Ｔ＝６であり、符号判定部１６で使用される判定しきい値は、中心周波数Ｆ０に対する波数Ｆ０・Ｔに等しい「９」に設定されているものとする。また、ここでは、理解を容易にするために、タイミング信号Ｓ１が、ビット境界と正確に一致しているものとし、また、ノイズの発生はないものとして説明する。
【００６５】
図２に示すように、復調すべきデジタル信号の信号レベルが各ビット毎に反転している場合には、各カウンタＣ１〜Ｃ４からは、ビット時間幅Ｔを有するカウント区間毎に、上述の（１）（２）式にて求められるようなカウント値が得られ、具体的にカウンタＣ１ではカウント値「１２」及び「６」、カウンタＣ２ではカウント値「１１」及び「７」、カウンタＣ４ではカウント値「８」及び「１０」が交互に得られ、カウンタＣ３ではカウント値「９」のみが得られる。
【００６６】
図示しないが、ビット境界で信号レベルが反転しない場合、カウンタＣ２〜Ｃ４において、信号レベル「０」が連続するビット境界を跨いだカウント区間ではカウント値「１２」、信号レベル「１」が連続するビット境界を跨いだカウント区間ではカウント値「６」が得られる。
【００６７】
また、信号レベル「０」に対応すると推定されるカウント区間でのカウント値は、カウンタＣ１では「１２」のみであるが、カウンタＣ２，Ｃ４では「１２」以外の値「１１」や「１０」が含まれる。また、信号レベル「１」に対応すると推定されるカウント区間でのカウント値は、カウンタＣ１では「６」のみであるが、カウンタＣ２，Ｃ４では「６」以外の値「７」や「８」が含まれる。なお、カウンタＣ３では、カウント値が常に「９」となるため、このような推定ができない。
【００６８】
従って、信号レベル「０」に対応すると推定されるカウント区間でのカウント値の平均値ＡＶ０は、カウンタＣ１で最大（ＡＶ０＝１２）となり、一方、信号レベル「１」に対応すると推定されるカウント区間でのカウント値の平均値ＡＶ１は、カウンタＣ１で最小（ＡＶ１＝６）となる。
【００６９】
つまり、両平均値の差からなる判定値ＤＡＶ（＝ＡＶ０−ＡＶ１）は、ビット境界に一致したタイミング信号Ｓ１にて動作するカウンタＣ１で最大となるため、同期タイミング設定部１４では、カウンタＣ１（タイミング信号Ｓ１）が選択され、そのカウント値が符号判定部１６に供給される。
【００７０】
そして、符号判定部１６では、予め設定された判定しきい値「９」により、同期タイミング設定部１４が有効としたカウンタＣ１からのカウント値「１２」「６」を、判定しきい値より大きなカウント値「１２」は信号レベル「０」、判定しきい値より小さなカウント値「６」は信号レベル「１」と判定し、その判定した信号レベルによりデジタル信号を復元する。
【００７１】
この場合、カウンタＣ１からのカウント値と判定しきい値との差は「３」であり、ノイズなどの影響によるカウント値の変動が「±２」までの範囲であれば、被変調信号から元のデジタル信号に正しく復調することができる。
以上説明したように、本実施形態の復調器１０は、互いに動作タイミングの異なるカウンタＣ１〜Ｃ４にて変調信号の波数をカウントし、そのカウント値に従って、復調すべきデジタル信号のビット境界に同期したタイミングを特定したり、復調すべきデジタル信号の信号レベルを判定するようにされており、アナログ回路を用いることなく構成されている。
【００７２】
また、本実施形態の復調器１０は、被変調信号より周波数の高い信号を使用する必要がないため、アンテナ４からの受信信号（ＲＦ信号）を中間周波信号（ＩＦ信号）に変換することなく、そのまま復調することができる。
従って、本実施形態の復調器１０によれば、ＬＳＩに内蔵することが可能なため小型化できるだけでなく、この復調器１０を用いたＦＳＫ受信機２では、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換するための構成を省略できるため、ＦＳＫ受信機を大幅に小型化、低コスト化できる。
【００７３】
また、本実施形態の復調器１０を搭載するＦＳＫ受信機２を用いれば、双方向通信を実現する場合でも、受信機側は局部発振器を設ける必要がなく、送信機側にのみ局部発振器を設ければよいため、半２重通信に用いる通信機と同程度の装置規模で全２重通信を実現することができる。
【００７４】
ここで図３は、各カウンタＣ１〜Ｃ４にてカウントされるカウント値の分布をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。
但し、被変調信号の中心周波数Ｆ０に対する周波数偏差±Ｆ１をＦ１＝１５ｋＨｚ、復調すべきデジタル信号のビットレートを１０ｋＨｚ（ビット時間幅Ｔ＝１００μｓ）、ノイズレベルをＳ／Ｎ＝１０ｄＢとし、５００ビット分のデータを受信するものとした。また、図３（ｃ）に示すように、カウンタＣ１〜Ｃ４は、それぞれＴ／４（＝２５μｓ）ずつずれたタイミングでカウントを行い、また、最も同期したタイミングと実際のビット境界との同期ずれを７．５μｓとした。
【００７５】
そして、図３（ａ）が、最も同期したタイミングで動作するカウンタＣ１でのカウント値の分布であり、図３（ｂ）が、最も同期ずれしたタイミングで動作するカウンタＣ３でのカウント値の分布である。但し、横軸はカウント値と中心周波数に対する波数との差分を、縦軸はそのカウント値の度数を示す。
【００７６】
この分布に基づいて、判定値ＤＡＶ（＝ＡＶ０−ＡＶ１）を、それぞれ算出すると、図３（ａ）の場合がＤＡＶ＝２．８１、図３（ｂ）の場合がＤＡＶ＝２．８７となり、同期ずれしたタイミングの方が大きくなる。つまり、同期タイミング設定部１４での同期判定を誤ってしまう場合がある。
【００７７】
そこで、判定値として平均値差ＤＡＶを用いる代わりに、この平均値差ＤＡＶに、この平均値差ＤＡＶの算出に用いたデータ数ｎを乗じた値を判定値Ｄｘ（＝ｎ×ＤＡＶ）とし、この判定値Ｄｘを用いて同期判定を行うように構成してもよい。この場合、図３（ａ）の場合がＤｘ＝１３８３、図３（ｂ）の場合がＤｘ＝９１７となるため、同期したタイミングを正しく特定することができる。
【００７８】
また、カウント値が中心周波数Ｆ０に対する波数と等しくなる場合の度数が、予め設定された上限値以上である場合には、そのカウンタ（タイミング信号）を、判定値によらず、同期判定の対象から除外するようにしてもよい。
なお、カウンタＣ１〜Ｃ４は、カウント区間の波数を漏れなくカウントする大きさ、即ち（Ｆ０＋Ｆ１）・Ｔ＋α（αはノイズによる変動分）のものを用いてもよいが、カウント値の最大値と最小値との差分を識別する大きさ、即ち２・Ｆ１・Ｔ＋α程度のものを用いてもよい。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
【００７９】
本実施形態では、カウント部１２を構成する各部の動作、及び同期タイミング設定部１４での処理内容が第１実施形態とは一部異なるだけであるため、この相異する部分を中心に説明する。
即ち、本実施形態において、タイミング生成回路ＴＭは、１／２ビット時間幅Ｔ／２を周期とするタイミング信号Ｓ１を生成し、各遅延器Ｄｊ（ｊ＝１〜３）は、それぞれタイミング信号ＳｊをＴ／８だけ遅延させたタイミング信号Ｓｊ＋１　を生成するように構成されている。
【００８０】
つまり、各カウンタＣ１〜Ｃ４は、図４に示すように、Ｔ／８ずつずれたタイミングで動作し、いずれもＴ／２を周期として、その時間幅Ｔ／２の分割区間の間に被変調信号の波数をカウントしたカウント値を出力する。
そして、同期タイミング設定部１４では、ビット時間幅Ｔ内で識別される８個のタイミングのそれぞれについて、同一カウンタＣｉの連続する二つの分割区間でのカウント値の加算値を求める。つまり、４個のカウンタから、Ｔ／８ずつタイミングのずれた８種類のカウント区間（区間長Ｔ）についてのカウント値が得られることになる。
【００８１】
以下、第１実施形態の場合と同様に、各タイミング毎に、判定しきい値より大きな加算値の平均値ＡＶ０と、判定しきい値より小さな加算値の平均値ＡＶ１とをそれぞれ求め、これら両平均値の差を判定値ＤＡＶ（＝ＡＶ０−ＡＶ１）とし、この判定値ＤＡＶが最大となるタイミングを特定する。そして、その特定されたタイミングに対応するカウンタＣｉからのカウント値に基いて、特定されたタイミング毎に上記加算値を求める。すると、符号判定部１６が、その加算値を判定しきい値と比較して信号レベルを求めることによりデジタル信号を復元する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態の復調器１０では、アナログ回路を用いることなく構成されているため、第１実施形態のものと同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、カウント部１２を構成するカウンタの数を増やすことなく、カウント区間を増やすことができ、その結果、装置規模を増大させることなく、ビット境界との同期精度、ひいては符号判定部１６における信号レベル判定の信頼性を向上させることができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、ビット時間幅Ｔを２分割した分割区間を設けたが、ビット時間幅Ｔを３分割以上した分割区間を設けてもよい。
また、分割区間を多数設けた場合には、一つのカウンタと符号判定部１６とだけで復調器を構成し、各分割区間毎の信号レベルの判定結果を、そのまま復調されたデジタル信号として出力するようにしてもよい。
［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。
【００８４】
本実施形態は、第１実施形態に、構成を一部追加したものであるため、第１実施形態と同じ構成部分については同一符号を付して説明を省略し、追加した構成を中心に説明する。
即ち、本実施形態の復調器１０ａは、図５に示すように、同期タイミング設定部１４及び符号判定部１６にて使用される判定しきい値の設定を行うしきい値設定部１８と、カウント部１２でのカウント結果から電波環境を推定し、その推定結果に従って各カウンタＣ１〜Ｃ４の動作を制御する電波環境推定部２０とを備えている。
【００８５】
このうち、しきい値設定部１８は、カウンタＣ１のカウント値の最大値及び最小値を監視し、その最大値と最小値とから求めた両値の中間値を判定しきい値として設定し、同期タイミング設定部１４及び符号判定部１６に供給するように構成されている。
【００８６】
つまり、図２の場合を考えると、各カウンタＣ１〜Ｃ４は、どのようなタイミングで動作していても、ノイズの無い環境では、そのカウント値の最大値は「１２」、最小値は「６」となるため、しきい値設定部１８が設定する判定しきい値は、中心周波数Ｆ０に対する波数Ｆ０・Ｔに等しい「９」となる。
【００８７】
一方、電波環境推定部２０は、カウンタＣ１のカウント値の最大値及び最小値を監視し、その最大値と最小値とからカウント値の変動幅（両値の差）を求め、その求めた変動幅が予め設定された停止判定値以上である場合には、第１停止指令を出力してカウンタＣ２〜Ｃ４を停止させ、また、電波環境の推定を行う必要がない状況にある場合には、第２停止指令を出力してカウンタＣ１も停止させるように構成されている。
【００８８】
つまり、ＦＳＫ受信機２が受信する電波の電界強度が小さかったり、被変調信号の中心周波数Ｆ０に近い周波数の妨害波が存在する場合、復調器に入力される受信信号（被変調信号）がその影響を受けることにより、カウンタＣ１〜Ｃ４のカウント値がばらつくため、このカウント値のばらつきから電波環境を推定できるのである。
【００８９】
例えば、図２の場合を考えると、ノイズの無い環境では、カウント値の変動幅は６（＝１２−６）となるため、この変動幅が７以上であればノイズ等の影響を受けていることがわかる。実際の停止判定値は、ノイズによる変動の許容分だけ、ノイズの無い環境における変動幅より大きな値に設定すればよい。
【００９０】
このように構成された本実施形態の復調器１０ａによれば、第１実施形態の復調器１０と同様の効果が得られるだけでなく、装置の経年変化や送信側の発振器の誤差等に対応して、常に判定しきい値が最適な状態（判定しきい値）に設定されるため、復調処理の信頼性を向上させることができる。
【００９１】
また、本実施形態の復調器１０ａでは、受信信号を正しく復調できない電波環境にあると推定されるときには、カウンタＣ１〜Ｃ４の動作を停止させ、無駄な電力消費を抑えるようにされている。従って、当該装置を電池動作をさせる場合には、より小さな容量の電池でも動作させることができ、また同じ電池であればより長時間に渡って動作させることができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、しきい値設定部１８及び電波環境推定部２０を同時に用いているが、いずれか一方のみを用いてもよい。
また、本実施形態において、しきい値設定部１８は、カウンタＣ１のカウント値に基づいて判定しきい値を設定するようにされているが、特に電波環境推定部２０を設けない場合には、どのカウンタＣ１〜Ｃ４のカウント値を用いて設定してもよいし、全てのカウンタＣ１〜Ｃ４のカウント値の累積値や平均値等を用いて設定してもよい。
［第４実施形態］
次に第４実施形態について説明する。
【００９３】
本実施形態は、第１実施形態に、構成を一部追加すると共に、カウント部１２を構成するカウンタＣ１〜Ｃ４の動作が一部異なるだけであるため、第１実施形態と同じ構成部分については同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態とは相異する部分を中心に説明する。
【００９４】
即ち、本実施形態の復調器１０ｄでは、図６に示すように、カウント部１２と同期タイミング設定部１４との間に、カウント部１２を構成する各カウンタＣ１〜Ｃ４から供給されるカウント値に基づいて、ビット時間幅Ｔの間にカウントされた被変調信号の波数を算出する波数算出部１３を備えている。
【００９５】
また、本実施形態の復調器１０ｄにおいて、カウンタＣｉ（ｉ＝１〜４）は、タイミング信号Ｓｉによってカウント値をラッチするラッチ回路を内蔵し、しかも、カウント動作自体は、このタイミング信号Ｓｉによってリセットされることがなく、いわゆるフリーラン動作するように構成されている。つまり、各カウンタＣ１〜Ｃ４は、図７に示すように、Ｔ／４ずつ異なったタイミングで操作し、いずれもビット時間幅Ｔを周期として、被変調信号の波数をカウントしたカウント値を出力するようにされている。
【００９６】
そして、波数算出部１３では、カウンタＣｉのオーバーフローがない場合（Ｖｎ≧Ｖｎ−１　）には（５）式、カウンタＣｉのオーバーフローがある場合（Ｖｎ＜Ｖｎ−１　）には（６）式を用いて、Ｃｉの各カウント区間内にカウントされた波数Ｗｎを算出する。但し、カウンタＣｉから得られた今回のカウント値をＶｎ、同じカウンタＣｉから得られた前回（ビット時間幅Ｔ前）のカウント値をＶｎ−１　、カウンタＣｉのビット幅をｋとする。
【００９７】
Ｗｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
Ｗｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−１　＋２^ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）
ここで、図７に示すタイミング図を用いて、本実施形態の復調器１０ｄの動作を具体的に説明する。但し、第１実施形態の場合と同様に、（Ｆ０＋Ｆ１）・Ｔ＝１２、（Ｆ０−Ｆ１）・Ｔ＝６であり、符号判定部１６で使用される判定しきい値は、中心周波数Ｆ０に対する波数Ｆ０・Ｔに等しい「９」に設定されているものとする。また、ここでは、理解を容易にするために、タイミング信号Ｓ１が、ビット境界と正確に一致しているものとし、また、ノイズの発生はないものとして説明する。また、カウンタＣ１〜Ｃ４のビット幅ｋはｋ＝４ビットとする。
【００９８】
図７に示すように、各カウンタＣ１〜Ｃ４からは、ビット時間幅Ｔを有するカウント区間が終了する毎にカウント値が得られる。具体的に、カウンタＣ１からは、カウント値として「１２」「２」「１４」「４」、カウンタＣ２からはカウント値「１１」「２」「１１」、カウンタＣ３からは、カウント値「９」「２」「１１」、カウンタＣ４からは、カウント値「８」「２」「１０」が得られる。
【００９９】
従って、波数算出部１３では、カウンタＣ１のカウント値から、波数「１２」及び「６」、カウンタＣ２のカウント値から波数「１１」及び「７」、カウントＣ４のカウント値から波数「８」及び「１０」が交互に得られ、カウンタＣ３のカウント値から波数「９」のみが得られることになる。
【０１００】
以下、このようにして、開始タイミングが異なるカウント区間毎に得られた波数に基づき、同期タイミング設定部１４及び符号判定部１６は、第１実施形態の場合と全く同様に動作する。
以上説明したように、本実施形態の復調器１０ｄでは、カウンタＣ１〜Ｃ４としてフリーランカウンタを使用し、そのカウント値からカウント区間毎の波数を求めている以外は、第１実施形態の場合と全く同様に動作するため、これと同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、第１実施形態の復調器１０に対して、カウンタＣ１〜Ｃ４としてフリーランカウンタの使用と、波数算出部１３の追加とを適用したが、これを第２及び第３実施形態の復調器に適用してもよい。
［第５実施形態］
次に第５実施形態について説明する。
【０１０２】
図８（ａ）は、本実施形態の復調器１０ｂの構成を示すブロック図である。
図示のように、本実施形態の復調器１０ｂは、当該復調器１０ｂへの入力信号、即ちＦＳＫ変調された被変調信号の波数をカウントするカウンタＣ及びカウンタの動作タイミングを制御するためのタイミング信号を生成するタイミング切替制御手段としてのタイミング生成回路ＴＭｂからなるカウント部１２ｂと、カウンタＣのカウント値に基づいて、復調されるべきデジタル信号のビット境界に同期したタイミングを特定し、そのタイミングにてカウンタＣを動作させるようにタイミング生成回路ＴＭｂを設定するタイミング設定手段としての同期タイミング設定部１４ｂと、カウンタＣでのカウント値を判定しきい値と比較して信号レベルを判定することにより、デジタル信号を生成する符号判定部１６とを備えている。
【０１０３】
このうち、タイミング生成回路ＴＭｂは、タイミング信号により、カウンタＣの動作タイミングを、Ｔ又はＴ／４単位で制御できるように構成されている。以下では、カウンタＣのカウント動作がビット時間幅Ｔだけ継続する区間をカウント区間、１／４ビット時間幅Ｔ／４だけ継続する区間を調整区間とよぶ。
【０１０４】
そして、タイミング生成回路ＴＭｂは、同期判定モードと復調動作モードとでは、異なったタイミングでカウンタＣを動作させる。即ち、同期判定モードでは、図９に示すように、予め設定された規定回数（図９では２回）だけカウント期間が繰り返される毎に、１回だけ調整期間が挿入されるようにカウンタＣを動作させる。
【０１０５】
これにより、ビット時間幅Ｔ内でＴ／４ずつタイミングの異なるカウント区間のそれぞれについて規定回数分のカウント値を得ることができる。即ち、第１実施形態のカウンタＣ１〜Ｃ４から得られるものと同等のカウント値を、単一のカウンタＣにより得ることができる。
【０１０６】
そして、同期タイミング設定部１４ｂでは、カウンタＣからのカウント値を、タイミングの異なるカウント区間毎に分類して保持し、その保持したカウント値に基づいて、第１実施形態の同期タイミング設定部１４と同様の方法で、ビット境界とほぼ一致するタイミングを特定し、そのタイミングをタイミング生成回路ＴＭｂに通知する。
【０１０７】
すると、タイミング生成回路ＴＭｂは、復調動作モードに切り替わり、通知されたタイミングでカウンタＣがカウント動作を繰り返すようなタイミング信号を生成する。そして、符号判定部１６では、復調動作モードで動作するカウンタＣからのカウント値に基づき、そのカウント値を判定しきい値と比較して信号レベルを判定することにより、デジタル信号を復調する。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態の復調器１０ｂでは、同期判定に使用するカウント値の収集方法が第１実施形態のものとは異なるが、アナログ回路を用いることなく構成されているため、第１実施形形態の復調器１０と同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
特に、本実施形態の復調器１０ｂでは、単一のカウンタＣにて複数のタイミングのカウント値を得るようにされているため、第１実施形態の場合と比較して、カウント部１２ｂの構成を大幅に削減でき、より一層の小型化を図ることができる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、同期判定に使用したカウンタＣにて、復調用のカウント値も得るようにされているが、図８（ｂ）に示す復調器１０ｃのように、カウント部１２ｃは、上述の同期判定モードでの動作をさせるカウンタＣｘと、上述の復調動作モードでの動作をさせるカウンタＣｙとを別々に備えるように構成してもよい。この場合、復調動作と同期判定とを並行して行うことができ、通信が長時間の渡るような場合でも、同期した状態を保ち続けることができる。
［第６実施形態］
次に第６実施形態について説明する。
【０１１１】
本実施形態では、第５実施形態の復調器１０ｂに、構成を一部追加すると共に、カウント部１２ｂを構成するカウンタＣの動作が一部異なるだけであるため、第１実施形態と同じ構成部分については同一符号を付して説明を省略し、第５実施形態とは相異する部分を中心に説明する。
【０１１２】
即ち、本実施形態の復調器１０ｅでは、図１０（ａ）に示すように、カウント部１２ｅと同期タイミング設定部１４ｂ及び符号判定部１６との間に、カウント部１２ｅを構成するカウンタＣから供給されるカウント値に基づいて、被変調信号の波数を算出する波数算出部１３ｅを備えている。
【０１１３】
また、図１１に示すように、本実施形態の復調器１０ｅにおいて、カウンタＣは、タイミング生成回路ＴＭｅからのタイミング信号により、１／４ビット時間幅Ｔ／４毎にカウント値をラッチし、しかもカウント動作自体は、タイミング信号によってリセットされることのないフリーランカウンタとして構成されている。
【０１１４】
なお、Ｔ／４毎に区切られた各区間を分割区間とよび、連続する４つの分割区間のそれぞれが、ビット時間幅Ｔを有する一つのカウント区間を形成する。つまり、分割区間を一つずつずらして組み合わせれば、ビット時間幅Ｔ内で開始タイミングの異なる４種類のカウント区間が得られる。
【０１１５】
なお、波数算出部１３では、少なくともビット時間幅Ｔ分（過去４個分）の分割区間のカウント値Ｖｎ−４　〜Ｖｎ−１　を常時記憶するようにされている。そして、波数算出部１３では、新たにカウンタＣから出力されたカウント値Ｖｎと、ビット時間幅Ｔ分だけ前（４つ前）の分割区間のカウント値Ｖｎ−４　とに基づき、４つの分割区間で特定されるカウント区間内での被変調信号の波数Ｗｎを算出する。
【０１１６】
但し、カウンタＣのオーバーフローがない場合（Ｖｎ≧Ｖｎ−４　）には、（７）式、カウンタＣのオーバーフローがある場合（Ｖｎ＜Ｖｎ−４　）には、（８）式を用い、また、カウンタＣｉのビット幅をｋとする。
Ｗｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（７）
Ｗｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−４　＋２^ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
これにより、波数算出部１３からは、図１１に示すように、ビット時間幅Ｔ内での開始タイミングが異なる４種類のカウント区間のそれぞれについて、被変調信号の波数が算出されるため、以下、この得られた波数に基づき、同期タイミング設定部１４ｂ及び符号判定部１６は、第５実施形態の場合と同様に動作する。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態の復調器１０ｅでは、カウンタＣとしてフリーランカウンタを使用し、そのカウント値からカウント区間毎の波数を求めている以外は、第５実施形態の場合と全く同様に動作するため、これと同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
しかも、分割区間毎にカウンタＣをリセットせず、フリーランカウンタを用いて各分割区間でのカウント値を得ているため、この分割区間毎のカウント値に基づいて算出されるカウント区間の波数に、個々の分割区間に含まれる誤差が蓄積されることがなく、精度よく復調を行うことができる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、図８（ａ）に示す復調器１０ｂを構成するカウンタＣに、フリーランカウンタを適用したが、図１０（ｂ）に示す復調器１０ｆのように、図８（ｂ）に示した復調器１０ｃを構成するカウンタＣｘ，Ｃｙに、フリーランカウンタを適用してもよい。この場合、各カウンタＣｘ，Ｃｙ毎に、波数算出部１３ｅ，１３ｆを設けるようにすればよい。
［第７実施形態］
次に第７実施形態について説明する。
【０１２０】
本実施形態では、波数算出部１３の動作が第６実施形態とは異なるだけであるため、この相異する部分を中心に説明する。
即ち、本実施形態において、波数算出部１３は、図１２に示すように、まず、カウンタＣから分割区間でのカウント値Ｖｎが供給される毎に、そのカウント値Ｖｎと、直前の分割区間でのカウント値Ｖｎ−１　とに基づき、その分割区間内での波数Ｘｎを算出する（（９）（１０）式参照。）。そして、過去、ビット時間幅Ｔ分（本実施形態では過去４個）の分割区間でのカウント値Ｖｎ〜Ｖｎ−３　を加算することで、これらの分割区間に対応するカウント区間での波数Ｗｎを算出する（（１０）式参照。）。
【０１２１】
Ｘｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−１　　　　　　　　　（Ｖｎ≧Ｖｎ−１　の場合）　　　　（９）
Ｘｎ＝Ｖｎ−Ｖｎ−１　＋２^ｋ　　　（Ｖｎ＜Ｖｎ−１　の場合）　　（１０）
Ｗｎ＝Ｘｎ＋Ｘｎ−１＋Ｘｎ−２＋Ｘｎ−３　　　　　　　　　　　　　　　（１１）
これにより、波数算出部１３からは、図１２に示すように、ビット時間幅Ｔ内での開始タイミングが異なる４種類のカウント区間のそれぞれについて、被変調信号の波数が算出されるため、以下、この得られた波数に基づき、同期タイミング設定部１４ｂ及び符号判定部１６は、第６実施形態の場合と全く同様に動作する。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態では、カウント区間毎の波数Ｗｎを、分割区間毎のカウント値Ｖｎの減算ではなく、このカウント値Ｖｎから分割区間毎に求めた波数Ｘｎの加算により求めている以外は、第６実施形態の場合と全く同様に動作するため、これと同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明を、２値信号からなるデジタル信号を用いてＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調器に適用したが、多値ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調器に適用してもよい。
【０１２４】
また、２値信号からなるデジタル信号により、振幅が０％と１００％に変調される振幅変調の一種であるＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ　Ｋｅｙｉｎｇ　）変調は、ある周波数と直流とのＦＳＫ変調とも見なせるため、これについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の復調器、及びその復調器を用いて構成したＦＳＫ受信器の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】同期判定に使用するデータをシミュレーションにより求めた結果を示すグラフ、及びシミュレーションの条件を示す説明図である。
【図４】第２実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】第３実施形態の復調器の構成を示すブロック図である。
【図６】第４実施形態の復調器の構成を示すブロック図である。
【図７】第４実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図８】第５実施形態及び他の実施形態の復調器の構成を示すブロック図である。
【図９】第５実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１０】第６実施形態及び他の実施形態の復調器の構成を示すブロック図である。
【図１１】第６実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１２】第７実施形態の復調器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１３】カウント値の分布を示す説明図である。
【図１４】カウント区間のタイミングとカウント値との関係を示す説明図である。
【図１５】一般的なＦＳＫ受信機の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来装置の構成、及びその動作を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ＦＳＫ受信機、４…アンテナ、８…ＲＦ増幅器、１０，１０ａ〜１０ｆ…復調器、１２，１２ｂ〜１２ｆ…カウント部、１３，１３ｅ，１３ｆ…波数算出部、１４，１４ｂ…同期タイミング設定部、１６…符号判定部、１８…しきい値設定部、２０…電波環境推定部、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ４，Ｃｘ，Ｃｙ…カウンタ、Ｄ１〜Ｄ３…遅延器、ＴＭ，ＴＭｂ，ＴＭｅ…タイミング生成回路。

Claims (29)

1. ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調方法であって、
   前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビットに対応するビット対応区間毎に前記被変調信号の波数をカウントし、
   そのカウント結果に基づいて前記デジタル信号の信号レベルを判定することを特徴とする復調方法。
2. 請求項１記載の復調方法において、
   前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅をビット時間幅とし、該ビット時間幅内で互いに異なった開始タイミングを有し、且つ、該ビット時間幅を周期として繰り返す複数種類のカウント区間のそれぞれについて、前記被変調信号の波数をカウントし、
   そのカウント結果に基づいて前記開始タイミングのいずれかを、前記デジタル信号のビット境界に対応した同期タイミングとして特定し、該同期タイミングにより区分けされる前記ビット時間幅毎の区間を前記ビット対応区間とすることを特徴とする復調方法。
3. ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調方法であって、
   前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅より短く設定された分割区間毎に前記被変調信号の波数をカウントし、
   そのカウント結果に基づいて前記デジタル信号の信号レベルを判定することを特徴とする復調方法。
4. ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調器であって、
   前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビットに対応するビット対応区間毎に前記被変調信号の波数をカウントするカウント手段と、
   該カウント手段でのカウント結果に基づいて、前記デジタル信号の信号レベルを判定するレベル判定手段と、
   を備えることを特徴とする復調器。
5. 前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の各ビット境界に対応した同期タイミングを特定する同期タイミング特定手段を備え、
   前記カウント手段は、前記同期タイミング特定手段により特定された同期タイミングにて区分けされる区間を、前記ビット対応区間とすることを特徴とする請求項４記載の復調器。
6. 前記同期タイミング特定手段は、
   前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅をビット時間幅とし、該ビット時間幅内で互いに異なった開始タイミングを有し、且つ、該ビット時間幅を周期として繰り返す複数種類のカウント区間のそれぞれについて、前記被変調信号の波数を検出する波数検出手段と、
   該波数検出手段での検出結果に基づき、前記信号レベル判定手段での判定が容易となるような検出値が得られる前記カウント区間の開始タイミングを、前記同期タイミングとして選択する選択手段と、
   からなることを特徴とする請求項５記載の復調器。
7. 前記波数検出手段は、
   前記カウント区間内での前記被変調信号の波数をカウントするカウンタと、
   該カウンタを、前記開始タイミングのいずれかに順次切り替えて動作させるタイミング切替制御手段と、
   からなることを特徴とする請求項６記載の復調器。
8. 前記選択手段が選択した同期タイミングにて動作するように前記カウンタを設定するタイミング設定手段を備え、
   該タイミング設定手段による設定が行われたカウンタを、前記カウント手段として用いることを特徴とする請求項７記載の復調器。
9. 前記波数検出手段は、
   前記カウント区間内での前記被変調信号の波数をカウントし、それぞれが互いに異なった開始タイミングで動作する複数のカウンタからなることを特徴とする請求項６記載の復調器。
10. 前記選択手段が選択した同期タイミングにて動作する前記カウンタを、前記カウント手段として用いることを特徴とする請求項９記載の復調器。
11. 前記波数検出手段は、
    前記ビット時間幅を前記開始タイミングの種類数で分割してなる分割区間毎に前記被変調信号の波数をカウントしてなるカウント値を出力するカウンタと、
    該カウンタが出力するカウント値に基づき、前記開始タイミングの異なるカウント区間のそれぞれについて、前記被変調信号の波数を算出する波数算出手段と、
    からなることを特徴とする請求項６記載の復調器。
12. 前記選択手段が選択した同期タイミングに対応する前記波数算出手段での算出結果を、前記カウント手段のカウント値として用いることを特徴とする請求項１１記載の復調器。
13. 前記カウンタを、カウント対象区間の開始毎にリセットし、
    前記カウント対象区間の終了時における前記カウンタのカウント値を、そのまま前記カウント対象区間内での前記被変調信号の波数として用いることを特徴とする請求項７〜１２いずれかに記載の復調器。
14. 前記カウンタを、フリーラン動作させ、
    カウント対象区間の開始時及び終了時における前記カウンタのカウント値から、該カウント対象区間内での前記被変調信号の波数を得ることを特徴とする請求項７〜１２いずれか記載の復調器。
15. 前記選択手段は、開始タイミングの異なるカウント区間毎に前記デジタル信号の各信号レベルのそれぞれについて、該信号レベルに対応すると推定されるカウント値の平均値を求め、
    前記信号レベル間で前記平均値の差を判定値とし、該判定値が最大となるカウント区間の開始タイミングを選択することを特徴とする請求項６〜１４いずれか記載の復調器。
16. 前記選択手段は、前記平均値の差の算出に用いたデータ数を、前記平均値の差に乗じた値を判定値とすることを特徴とする請求項１５記載の復調器。
17. 前記選択手段は、前記デジタル信号の各信号レベルの中間レベルに対応するカウント値の発生度数を求め、該発生度数が予め設定された規定値を超える開始タイミングを、選択対象から除外することを特徴とする請求項６〜１６いずれか記載の復調器。
18. 前記カウント区間の開始タイミングの時間差が、前記ビット対応区間の二分の一未満の長さに設定されていることを特徴とする請求項４〜１７いずれか記載の復調器。
19. 前記カウント区間の開始タイミングの種類が、２の累乗個に設定されていることを特徴とする請求項４〜１８いずれか記載の復調器。
20. 前記カウント区間の長さが、前記ビット対応区間の時間幅に等しく設定されていることを特徴とする請求項４〜１９いずれか記載の復調器。
21. ＦＳＫ変調された被変調信号を復調する復調器であって、
    前記被変調信号から復調されるべきデジタル信号の１ビット当たりの時間幅をビット時間幅とし、該ビット時間幅より短く設定された分割区間毎に前記被変調信号の波数をカウントするカウント手段と、
    該カウント手段でのカウント結果に基づいて、前記分割区間毎に信号レベルを判定するレベル判定手段と、
    を備え、前記レベル判定手段にて判定された信号レベルに基づいて、復調されたデジタル信号を得ることを特徴とする復調器。
22. 当該復調器により復調されるデジタル信号は二値信号からなり、
    前記レベル判定手段は、前記被変調信号の中心周波数に対応する波数を判定しきい値として用いることを特徴とする請求項４〜２１いずれか記載の復調器。
23. 前記カウント手段でのカウント結果に基づいて、前記判定しきい値を設定するしきい値設定手段を備えることを特徴とする請求項２２記載の復調器。
24. 前記しきい値設定手段は、前記判定しきい値として、前記カウント手段でのカウント結果から、該カウント結果の最大値と最小値との中間値を求めることを特徴とする請求項２３記載の復調器。
25. 前記しきい値設定手段は、前記判定しきい値として、前記カウント手段でのカウント結果から、該カウント結果の平均値を求めることを特徴とする請求項２３記載の復調器。
26. 前記しきい値設定手段は、前記カウント手段でのカウント結果から得られたカウント値の分布に二つのピークが存在する場合には、前記判定しきい値として、両ピークの中間値を求めることを特徴とする請求項２３記載の復調器。
27. 前記カウント手段は、前記カウント区間内でカウントされる最大値と最小値との差を識別可能なビット幅を有することを特徴とする請求項４〜２６いずれか記載の復調器。
28. 周囲の電波環境を推定する電波環境推定手段と、
    該電波環境推定手段により、電波環境が悪いと判定された時には、当該復調器の動作を停止させる停止手段と、
    を備えることを特徴とする請求項４〜２７いずれか記載の復調器。
29. 前記電波環境推定手段は、前記カウント手段でのカウント結果のばらつきが、予め設定された上限値を超える場合に、電波環境が悪いものと判定することを特徴とする請求項２８記載の復調器。

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