JP5037397B2 - Standard radio wave receiver - Google Patents
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Description
本発明は、時刻情報を含む標準電波を受信する標準電波受信装置に関し、特に電波時計に関する。 The present invention relates to a standard radio wave receiver that receives a standard radio wave including time information, and more particularly to a radio timepiece.
[標準電波とタイムコードの説明]
標準電波は、世界各国で周波数標準と時刻情報の標準とを提供するために数10kHzの長波帯、もしくは1〜15MHzの短波帯で送信されている。この時刻情報には、一般に時間、日付、年、曜日、うるう秒、サマータイムなどの情報が含まれる。日本では独立行政法人情報通信機構により、2つの送信局から40kHzと60kHzとで送信されている。
[Explanation of standard radio wave and time code]
Standard radio waves are transmitted in a long wave band of several tens of kHz or a short wave band of 1 to 15 MHz in order to provide a frequency standard and a standard of time information in various countries around the world. This time information generally includes information such as time, date, year, day of the week, leap second, and daylight saving time. In Japan, the information is transmitted from two transmitting stations at 40 kHz and 60 kHz by the Independent Administrative Institution Information and Communication Organization.
標準電波は、一般にAM変調による搬送波で送信され、無変調時の振幅を100%とした場合、変調時の振幅を25%から10%程度に変化させることによりHIGHとLOWの2値を表している。復調された信号は、これら2値によるパルス信号となる。標準電波は、ある一定時間ごとに1ビットを送信し、1ビットには1つのコードが割り当てられる。
ただし、ここで言う”ビット”とはあくまで標準電波がおくる情報の最小単位のことであって、例えば、「デジタル的な数値の”0101”は4ビット」と言うときのビットとは異なる。
The standard radio wave is generally transmitted by a carrier wave by AM modulation, and when the amplitude at the time of non-modulation is 100%, the amplitude at the time of modulation is changed from about 25% to about 10% to represent the binary values of HIGH and LOW. Yes. The demodulated signal becomes a pulse signal with these two values. The standard radio wave transmits one bit every certain time, and one code is assigned to each bit.
However, the “bit” referred to here is a minimum unit of information sent by the standard radio wave, and is different from a bit when “digital value“ 0101 ”is 4 bits”, for example.
標準電波におけるコードは、パルス信号のパルス幅によって定義され、複数のコードが存在する。日本の標準電波の場合、図12、図13に示したように”0”、”1”、”P”の3つのコードがそれぞれ、800ms、500ms、200msのパルス幅を持っている。ただし、パルス幅と各コードの定義は送信局によって大きく異なる。 The code in the standard radio wave is defined by the pulse width of the pulse signal, and there are a plurality of codes. In the case of Japanese standard radio waves, as shown in FIGS. 12 and 13, the three codes “0”, “1”, and “P” have pulse widths of 800 ms, 500 ms, and 200 ms, respectively. However, the definition of the pulse width and each code varies greatly depending on the transmitting station.
時刻情報は、日本の標準電波を一例とすると、図14に示したように、その1周期のなかで時間、日付などの情報がそれぞれのブロックに割り当てられ、各ブロックは数ビットのビット幅を持つ。各ブロックの各ビットには、”0”、”1”、”P”のコードのいずれかが割り当てられる。これらコードの組合せにより時、分、日付などの情報が表現され、そのため、標準電波の時間情報は、タイムコードとも呼ばれる。コードの中で”P”はポジションマーカーと呼ばれ、これは時間などの情報を示す物ではなく、タイムコードの1周期の先頭や各ブロック先頭などタイムコードの周期の中の特定の場所を示すものである。 As shown in Fig. 14, time information is assigned to each block in one cycle, and each block has a bit width of several bits. Have. Each bit of each block is assigned one of the codes “0”, “1”, and “P”. Information such as hours, minutes, and dates is expressed by a combination of these codes. Therefore, the time information of the standard radio wave is also called a time code. In the code, “P” is called a position marker, which does not indicate information such as time, but indicates a specific place in the period of the time code such as the beginning of one period of the time code or the beginning of each block. Is.
タイムコードの定義は送信局によって異なるが、世界の多くの送信局のタイムコードはマーカー以外の時刻情報の各ビットに割り当てられるコードは”0”、”1”で、これら2つのコードを用いた2進法によって各ブロックの情報を表す。 Although the definition of the time code varies depending on the transmitting station, the time codes of many transmitting stations in the world are “0” and “1” assigned to each bit of time information other than the marker, and these two codes are used. The information of each block is expressed by binary system.
例えば、日本の標準電波の場合、2進化10進数(BCD)と類似した方法により時刻情報が表される。1秒に1ビットが割り当てられ、0から59ビットでタイムコードの1周期、つまり1分でタイムコードの1周期となる。ビット1からビット8までが分ブロックであり、”1”となったビットの持つ時刻情報数値を足し合わせることにより現在の分が表される。例えばビット1からビット8までのコードが
{”0”,”1”,”0”,”0”,”0”,”1”,”0”,”1”}
となる場合、20+4+1=25[分]となる。
For example, in the case of Japanese standard radio waves, time information is represented by a method similar to a binary-coded decimal number (BCD). One bit is assigned to one second, and 0 to 59 bits are one time code period, that is, one minute is one time code period.
In this case, 20 + 4 + 1 = 25 [minutes].
[コード判定の説明]
タイムコードが上述のように定義されていることから、受信手段で復調された信号のパルス幅を計測することにより”0”、”1”、”P”などのコードを判定することができる。
例えば、一定周期で2値化信号のサンプリングを行い、1秒間におけるHIGHの回数をサンプリング回数で割ればパルス幅を推定することができる。
[Description of code judgment]
Since the time code is defined as described above, codes such as “0”, “1”, and “P” can be determined by measuring the pulse width of the signal demodulated by the receiving means.
For example, the pulse width can be estimated by sampling the binarized signal at a constant period and dividing the number of HIGHs per second by the number of samplings.
また、異なるコードは全て毎秒の最初で立ち上がり、それぞれ定義された時間だけHIGHを維持した後に立ち下がるので、一秒間におけるある区間については、特定のコード飲みがHIGHになる区間がある。例えば日本の標準電波のタイムコードの場合、”0”、”1”、”P”の全ては毎秒0msで立ち上がり、”P”は200msで、”1”は500msで、”0”は800msで立ち下がるから、
0msから200msまでは”P”と”1と”0”、
200msから500msまでは”1と”0”、
500msから800msまでは”0”、
がHIGHになるはずである。これらの区間別にHIGH、LOWを判定し、その区間別の判定を組み合わせて毎秒の、”0”、”1”、”P”の判定を行うことができる。また、ありえない組み合わせについては、エラーコードとして判定することなどもできる。
In addition, since all different codes rise at the beginning of every second and fall after maintaining HIGH for a defined time, there is a section in which a specific code drink becomes HIGH for a certain section in one second. For example, in the case of Japanese standard radio time code, “0”, “1”, and “P” all start at 0 ms, “P” is 200 ms, “1” is 500 ms, and “0” is 800 ms. Because it falls
From 0ms to 200ms, "P", "1" and "0"
From 200ms to 500ms, “1” and “0”
“0” from 500 ms to 800 ms
Should be HIGH. It is possible to determine “0”, “1”, and “P” every second by determining HIGH and LOW for each section and combining the determination for each section. Further, an impossible combination can be determined as an error code.
[感度の評価]
コード判定結果を用いて標準電波受信装置の感度を評価する代表的な基準として、ビットエラー率(BER)がある。これはある一定時間中にエラーとなったビット数を全体のビット数で割ったものである。100ビット中に1ビットがエラーとなれば、
1/100=0.01
でBERは0.01もしくは1%と表現される。タイムコードは重畳性がほとんど無いため、BERが数%になれば受信不可能となる。
[Evaluation of sensitivity]
A bit error rate (BER) is a typical reference for evaluating the sensitivity of the standard radio wave receiver using the code determination result. This is the number of bits in error during a certain time divided by the total number of bits. If 1 bit becomes an error in 100 bits,
1/100 = 0.01
BER is expressed as 0.01 or 1%. Since the time code has almost no superimposition property, it cannot be received when the BER becomes several percent.
以上説明したように、標準電波受信装置の受信感度はパルス幅の正確性に大きく依存している。つまりは、復調信号の2値化の精度をあげることが標準電波受信装置の受信感度の向上の重要な要素の一つとなっている。 As described above, the reception sensitivity of the standard radio wave receiver largely depends on the accuracy of the pulse width. In other words, increasing the accuracy of the binarization of the demodulated signal is one of the important factors for improving the reception sensitivity of the standard radio wave receiver.
[従来技術の概要]
また、復調信号に含まれるノイズなどの影響を排除する技術も知られている。例えば、復調信号を2値化する際の閾値のレベルを下側、もしくは上側に調整することによって復調信号の上側、もしくは下側に発生するノイズを避ける技術が知られている(特許文献1参照。)。
[Overview of conventional technology]
A technique for eliminating the influence of noise and the like included in the demodulated signal is also known. For example, a technique for avoiding noise generated on the upper side or the lower side of the demodulated signal by adjusting the threshold level when the demodulated signal is binarized to the lower side or the upper side is known (see Patent Document 1). .)
特許文献1に示した従来技術は、送信局によってこの復調信号を2値化するための閾値レベルを標準レベルから高めもしくは低めの閾値レベルに切り替えている。標準閾値は復調信号のピークとボトムとの中間レベルである。
In the prior art disclosed in
[タイムコードの特性と問題点]
標準電波で送られてくる時刻情報には、一部の送信局の限られた情報についてのパリティチェックを除き、冗長性がなく、コードの誤判定を検出する方法、またそれを修正する手段がないという根本的な問題があるから、あるビットについてコード判定を行う際に、そのとき受信した信号以外の情報源はなく、コード判定の精度は、復調信号もしくはパル
ス信号の特性のみに依存している。また、取得した情報の信頼性を上げるためには、タイムコードを複数周期受信し、タイムコードの同じビットのデータについて比較、修正しなければならない。受信環境が悪化すればするほど、より多くデータを取らなければならず、受信時間が長くなるという問題点もある。
[Characteristics and problems of time code]
There is no redundancy in the time information sent by standard radio waves, except for the parity check for limited information of some transmitting stations, and there is a method for detecting erroneous codes and means for correcting them. Because there is a fundamental problem that there is no information source, there is no information source other than the signal received at that time, and the accuracy of code determination depends only on the characteristics of the demodulated signal or pulse signal. Yes. Further, in order to increase the reliability of the acquired information, it is necessary to receive a plurality of time codes and compare and correct the data of the same bits of the time code. As the reception environment gets worse, there is a problem that more data must be taken and the reception time becomes longer.
復調信号の特性は、主に電界強度と、信号成分とノイズ成分との比(SNR)と、に依存している。電界強度の低下、ノイズ成分の増加などにより、時間軸上のパルスの立ち上がり位置、またはパルス幅などが送信された元のコードから大きく異なってくる場合、コード判定、および時間情報取得は正確に行われず、その時点で受信の限界となる。 The characteristics of the demodulated signal mainly depend on the electric field strength and the ratio of signal component to noise component (SNR). If the pulse rise position or pulse width on the time axis differs greatly from the transmitted original code due to a decrease in electric field strength or an increase in noise components, code determination and time information acquisition are performed accurately. However, it becomes the reception limit at that time.
[従来技術の具体的な問題1:閾値の切替についての問題点]
図8は、特許文献1に示した従来技術の復調信号の波形における閾値レベルとノイズを避ける説明にかかわる部分を、その主旨を逸脱しない範囲で書き直した図面である。図8の復調信号の波形に対して、801、802は復調信号のそれぞれ上側、下側のピークを滑らかにつないだ線であり、これらの中間レベルである803が復調信号を2値化するための閾値である。804、805はそれぞれ上側、下側に出現するノイズである。
[Specific problems of the prior art 1: Problems with threshold switching]
FIG. 8 is a diagram in which the threshold level and the part related to the description for avoiding noise in the waveform of the demodulated signal of the prior art shown in
図8のように、復調信号の波形全体が安定していて、ノイズレベルが低い場合は、ノイズ804、805のようなノイズは復調信号の波形の中間レベルを閾値とすることで容易に避けることができる。
As shown in FIG. 8, when the entire demodulated signal waveform is stable and the noise level is low, noise such as
ノイズ804、805のいずれかが中間レベル803に掛かるようなノイズに成長した場合について、特許文献1に示した従来技術1では、閾値レベルを上側、または下側に調整することでそのノイズを避けている。
In the case where one of the
この技術の基本となっているのは、特定の送信局について、上側、もしくは下側どちらか一方のノイズが深刻であることを想定し、送信局によって閾値レベルを上側、もしくは下側の一定方向へ移動させることでノイズを避けるということである。 This technology is based on the assumption that either the upper or lower noise is serious for a specific transmitting station, and the threshold level is set upward or downward in a certain direction depending on the transmitting station. It is to avoid noise by moving to.
しかし、特定の送信局について、例えば、下側に出現するノイズを避けるために、あらかじめ閾値レベルを中間レベルより上げた場合、実際の受信環境において上側のノイズが多くなれば、閾値レベルを調整したことにより、むしろBERが悪化し、受信感度は低下する。逆に、ある送信局におけるノイズを上側に出現すると想定した場合も実際の環境で下側のノイズが多くなれば同様にこの閾値レベルの調整により感度が悪化する可能性がある。 However, for a specific transmitting station, for example, in order to avoid noise appearing on the lower side, when the threshold level is raised above the intermediate level in advance, the threshold level is adjusted if the upper noise increases in the actual reception environment. As a result, the BER is rather deteriorated and the reception sensitivity is lowered. On the other hand, when it is assumed that noise at a certain transmitting station appears on the upper side, if the lower noise increases in an actual environment, the sensitivity may be deteriorated by adjusting the threshold level.
[従来技術の具体的な問題2:閾値レベルの問題点]
以下、従来技術と実際の受信環境から推測される閾値レベルの問題点について説明する。実際の受信環境において、特に電界強度が非常に低い場合は受信環境に影響されやすく、復調信号の波形の振幅が連続的に変化したり、波形全体が上下に揺らいだりする。こういった状況においては、閾値レベルがこれらに影響されて適正なレベルから外れ、2値化後のデジタル信号のパルス幅が不正確になり、コード判定においてエラービットを発生させやすくなる。
[Specific Problem of Conventional Technology 2: Problem of Threshold Level]
Hereinafter, the problem of the threshold level estimated from the prior art and the actual reception environment will be described. In an actual reception environment, particularly when the electric field strength is very low, the reception environment is easily affected, and the amplitude of the waveform of the demodulated signal continuously changes or the entire waveform fluctuates up and down. In such a situation, the threshold level is affected by these and deviates from an appropriate level, the pulse width of the digital signal after binarization becomes inaccurate, and error bits are likely to be generated in code determination.
図9に復調信号の波形の振幅が揺らいだ場合の復調信号の波形を示す。この図において、もし上側ピークのレベル801が振幅の揺らぎに追従するようなときには、806の信号を捉えることができるが、805のノイズを避けることはできない。一方、振幅の揺らぎを無視し、大きな信号だけに追従するような場合には、805のノイズを避けることはできるが、806の信号部分を閾値で捉えることができなくなる。
FIG. 9 shows the waveform of the demodulated signal when the amplitude of the demodulated signal waveform fluctuates. In this figure, if the
また、図10に周期的な低周波のスパイク状のノイズが混入した場合の復調信号の波形を示す。この場合、802の下側ピークレベルはスパイク状ノイズに引っ張られ、さらに閾値レベルがこれにつられて、適正なレベルより低くなる。図10のように、復調信号はタイムコードを十分反映しているにもかかわらず、ノイズの影響によりタイムコードのパルス幅を正確に再現できなくなる可能性がある。 FIG. 10 shows the waveform of the demodulated signal when periodic low-frequency spike noise is mixed. In this case, the lower peak level of 802 is pulled by spike-like noise, and the threshold level is further reduced to be lower than the appropriate level. As shown in FIG. 10, although the demodulated signal sufficiently reflects the time code, the pulse width of the time code may not be accurately reproduced due to the influence of noise.
上側ピークのレベルが図10のような狭い幅のノイズを避けるような調整を行った場合は、日本の標準電波の”P”のような細いパルスのピークに対して鈍感になり、正確にパルス幅を再現できなくなる。日本の標準電波の”P”コードを誤って避ける可能性があり、最悪の場合、分同期がとれなくなる可能性がある。これはタイムコードのパルス幅が狭いコードになればなるほど顕著になり、”0”、”1”のコードがそれぞれ100ms、200msのパルス幅を持つドイツのDCFのタイムコードの場合はこの問題はより深刻となる。 If the upper peak level is adjusted so as to avoid narrow-width noise as shown in Fig. 10, it becomes insensitive to narrow pulse peaks such as "P" in Japanese standard radio waves, and the pulse is accurately The width cannot be reproduced. There is a possibility that the “P” code of the Japanese standard radio wave may be mistakenly avoided, and in the worst case, there is a possibility that minute synchronization cannot be obtained. This becomes more prominent as the pulse width of the time code becomes narrower, and this problem is more pronounced in the case of a German DCF time code with “0” and “1” codes of 100 ms and 200 ms respectively. Become serious.
また、図11のように復調信号の波形が揺らいだときには、ピークレベルの追従性を調整するのが難しく、適切な閾値レベルを設定することは困難である。 In addition, when the waveform of the demodulated signal fluctuates as shown in FIG. 11, it is difficult to adjust the followability of the peak level, and it is difficult to set an appropriate threshold level.
こういったノイズや復調信号の波形の望ましくない特徴は、送信局のタイムコードや送信周波数によって特定されるものではなく、受信環境、受信手段の特性などの組み合わせにより多種多様に発生する。電界強度が下がったり、送信周波数と非常に近い周波数をもった近接ノイズなどが存在すれば、その影響はより顕著であり、あらかじめある特定のノイズだけを想定することはエラービットを発生させやすく誤受信の要因ともなる。 Such undesirable characteristics of the noise and the waveform of the demodulated signal are not specified by the time code or the transmission frequency of the transmitting station, but are generated in various ways depending on the combination of the reception environment and the characteristics of the receiving means. The effect is more pronounced if the field strength decreases or there is proximity noise with a frequency very close to the transmission frequency.Assuming only certain noise in advance is likely to generate error bits and errors. It becomes a factor of reception.
以上説明したとおり、従来技術では、復調信号が安定しているという仮定で復調信号の振幅や上側ピークレベル、下側ピークレベルを決定し、閾値を決定している。 As described above, in the prior art, the threshold value is determined by determining the amplitude, upper peak level, and lower peak level of the demodulated signal on the assumption that the demodulated signal is stable.
本発明は上記課題を解決するもので受信環境の変化やノイズの混入の影響により、復調波形が不安定になった場合でも、適切な閾値レベルを見つけだし、正確にコード判定を行い、正確な時刻情報変換、時刻修正を行うことができる標準電波受信装置を提供するものである。 The present invention solves the above-described problem. Even when the demodulated waveform becomes unstable due to the influence of a change in reception environment or noise, an appropriate threshold level is found, code determination is performed accurately, and an accurate time is determined. A standard radio wave receiver capable of performing information conversion and time correction is provided.
上記目的を達成するために本発明の標準電波受信装置は、以下に示す構成を採用するものである。 In order to achieve the above object, the standard radio wave receiver of the present invention employs the following configuration.
所定の周期に含まれる複数の矩形のパルス幅によって複数のコードを表し、所定のビットに割り当てられた時間情報が複数のコードによって定義されたタイムコードを含む標準電波を受信して復調を行い復調信号を出力する受信手段と、受信手段より出力された復調信号をデジタル信号に変換するための閾値を持ち、デジタル信号を出力する比較手段と、
デジタル信号からタイムコードを復号するデコード手段と、デコード手段出力から時刻情報を抽出し、時刻修正を行う制御手段と、比較手段の閾値を切り替える、もしくは調整する選択手段と、を有する標準電波受信装置において、
デコード手段は、第1の記憶手段を有し、制御手段は、第2の記憶手段を有し、デコード手段は、比較手段の出力を第1の記憶手段に記憶して、その記憶されたデータに基づいて比較手段の閾値の切替信号を選択手段に出力し、制御手段は、デコード手段の出力を第2の記憶手段に記憶して、その記憶されたデータに基づいて比較手段の閾値の切替信号を選択手段に出力し、選択手段は、デコード手段からの切替信号と制御手段からの切替信号のいずれか、または両方を用いて比較手段の閾値を切り替えるものであって、
第1の記憶手段に記憶された比較手段の出力データは、サンプリングによりHIGHとなるカウント数を計数し、理論値の所定期間における平均値もしくは想定範囲を基準として判定するものであり、第2の記憶手段に記憶されたデコード手段の出力データは、タイムコードの同一コード連続出現ビット数、もしくは同一コードの出現間隔に基づいて判定するものであることを特徴とする。
A plurality of codes are represented by a plurality of rectangular pulse widths included in a predetermined cycle, and time information allocated to a predetermined bit is received and demodulated by receiving a standard radio wave including a time code defined by the plurality of codes. Receiving means for outputting a signal, a threshold value for converting the demodulated signal output from the receiving means into a digital signal, and a comparing means for outputting the digital signal;
Standard radio wave receiving apparatus having decoding means for decoding time code from digital signal, control means for extracting time information from output of decoding means and correcting time, and selection means for switching or adjusting threshold of comparison means In
The decoding means has first storage means, the control means has second storage means, and the decoding means stores the output of the comparison means in the first storage means, and the stored data The control means outputs the threshold value switching signal of the comparison means to the selection means, and the control means stores the output of the decoding means in the second storage means, and switches the threshold value of the comparison means based on the stored data. The signal is output to the selection means, the selection means switches the threshold value of the comparison means using either or both of the switching signal from the decoding means and the switching signal from the control means ,
The output data of the comparison means stored in the first storage means counts the number of counts that become HIGH by sampling, and determines based on an average value or an assumed range of the theoretical values in a predetermined period. The output data of the decoding means stored in the storage means is determined based on the same code consecutive appearance bit number of the time code or the appearance interval of the same code .
比較手段は、比較器を複数有し、それぞれの比較器が独立した複数の閾値を持ち、受信
手段より出力されたと複数の閾値とをそれぞれ比較して独立したデジタル信号をデコード手段に対して出力することを特徴とする。
The comparison means has a plurality of comparators, each of the comparators has a plurality of independent threshold values, and outputs a separate digital signal to the decoding means by comparing the plurality of threshold values with each output from the reception means. It is characterized by doing.
複数の閾値を持つ比較手段は、一定周期で閾値を切り替えることを特徴とする。 The comparison means having a plurality of threshold values switches the threshold values at a constant period.
受信手段より出力された復調信号を入力し、受信している標準電波の状態を判断する受信状態判断手段を有し、選択手段は、受信状態判断手段の出力と、デコード手段の第1の記憶手段に記憶された比較手段の出力のデータと、制御手段の第2の記憶手段に記憶されたデコード手段の出力のデータと、に基づいて閾値の切り替えを行うことを特徴とする。 The demodulating signal output from the receiving means is input and receiving state determining means is provided for determining the state of the received standard radio wave. The selecting means outputs the reception state determining means and the first storage of the decoding means. The threshold value is switched based on the output data of the comparison means stored in the means and the output data of the decoding means stored in the second storage means of the control means.
受信手段より出力された復調信号を入力し、受信している標準電波の局を検知する送信局検知手段を有し、選択手段は、送信局検知手段の出力と、デコード手段の第1の記憶手段に記憶された比較手段の出力のデータと、制御手段の第2の記憶手段に記憶されたデコード手段の出力のデータと、に基づいて閾値の切り替えを行うことを特徴とする。 The demodulating signal output from the receiving means is input, and the transmitting station detecting means for detecting the station of the received standard radio wave is included. The selecting means outputs the output of the transmitting station detecting means and the first memory of the decoding means. The threshold value is switched based on the output data of the comparison means stored in the means and the output data of the decoding means stored in the second storage means of the control means.
この本発明によれば、電界強度が低く、SNRが低い環境において受信信号の信頼性が低下する場合でも、正確にタイムコードを判定し、正確な時刻修正をすることを可能とする標準電波受信装置が得られるという効果を奏する。 According to the present invention, even when the reliability of the received signal is reduced in an environment where the electric field strength is low and the SNR is low, it is possible to accurately determine the time code and correct the time correctly. There exists an effect that an apparatus is obtained.
以下に添付図面を参照して、本発明の標準電波受信装置の実施形態について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a standard radio wave receiver according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[標準電波受信装置の構成:図1、図2、図3、図4]
まず、本発明の実施形態にかかる標準電波受信装置の構成について説明する。図1は、本発明の標準電波受信装置を説明するブロック図、図2〜図4は、その変形例を示すブロック図である。まず、図1を用いて基本的な構成を説明する。
図1において、100は受信手段、200は比較手段、300はデコード手段、301は第1記憶手段、400は制御手段、401は第2記憶手段、500は選択手段である。
[Configuration of standard radio wave receiver: FIGS. 1, 2, 3, and 4]
First, the configuration of a standard radio wave receiver according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a standard radio wave receiver according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are block diagrams illustrating modifications thereof. First, a basic configuration will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 100 is a receiving means, 200 is a comparing means, 300 is a decoding means, 301 is a first storage means, 400 is a control means, 401 is a second storage means, and 500 is a selection means.
受信手段100は、送信局からAM変調波として送信された標準電波を受信し、AM変調波の包絡線をとらえて復調し、それを出力する。
比較手段200は、受信手段100より出力された復調信号と複数の閾値レベルとを比較して、各閾値に対してHIGH、LOWの判定を行う。その比較結果をデジタル信号として出力する。デコード手段300は、比較手段200からのデジタル信号を用いてコード判定を行う。
制御手段400は、デコード手段300から出力されたコード判定の結果を基にして時刻情報を抽出する。デコード手段300と制御手段400とは、それぞれ独立した第1記憶手段301、第2記憶手段401を有する。
The receiving means 100 receives the standard radio wave transmitted as an AM modulated wave from the transmitting station, captures the envelope of the AM modulated wave, demodulates it, and outputs it.
The comparing
The
[標準電波受信装置の変形例1:図2]
次に、比較手段200が複数の比較器を持つ構成を図2を用いて説明する。なお、同一の構成においては同一の番号を付与している。図2において、201は、複数の比較器を有する比較手段である。
比較手段201における各比較器は、それぞれ独立した閾値をもっており、それによる判定をそれぞれ独立にデコード手段300に対して出力する。
図1の構成と同様に、デコード手段300、制御手段400は、複数の比較器の結果から調整信号を選択手段500に送り、選択手段500は各比較器の閾値調整を行う。
[
Next, a configuration in which the
Each comparator in the
Similar to the configuration of FIG. 1, the
[標準電波受信装置の変形例2:図3]
次に、受信状態判断手段を追加する構成を図3を用いて説明する。なお、同一の構成においては同一の番号を付与している。図3において、501は受信判断手段である。
図3の構成では、受信状態判断手段501は、受信手段100における受信電波の強さやノイズの量を判断し、その結果を制御手段400に出力する。制御手段400は、この受信状態判断手段501の出力とデコード手段300の出力とを組み合わせて、閾値の切替信号を選択手段500に送る。
[
Next, a configuration in which reception state determination means is added will be described with reference to FIG. In the same configuration, the same number is assigned. In FIG. 3,
In the configuration of FIG. 3, the reception
[標準電波受信装置の変形例3:図4]
次に、送信局検知手段を追加した構成を図4を用いて説明する。なお、同一の構成においては同一の番号を付与している。図4において、502は送信局検知手段である。
図4に示す構成は、図3の構成と同様に、送信局検知手段502が受信手段100が受けた信号から送信局を判断し、その結果を制御手段400に送る。制御手段400は、この送信局検知手段502の出力とデコード手段300の出力とを組み合わせて、閾値の切り替えを選択手段500に送る。
[
Next, a configuration in which transmitting station detecting means is added will be described with reference to FIG. In the same configuration, the same number is assigned. In FIG. 4,
In the configuration shown in FIG. 4, as in the configuration of FIG. 3, the transmission
[受信手段の説明:図5]
次に、受信手段100の回路構成を図5を用いて説明する。図5において、101はアンテナ、102は同調回路、103は増幅回路、104はフィルタ回路、105は復調回路、106はAGC制御回路である。アンテナ101で受けた標準電波は、同調回路102により周波数を選択し、選択された信号は、増幅回路103で増幅され、さらに、フィルタ回路104でノイズが取り除かれる。復調回路105ではAM変調波が復調され、タイムコードのパルスを反映した復調波形となって出力される。106はAGC制御回路で復調信号の振幅によって増幅回路103の増幅率を調整する。
[Description of receiving means: FIG. 5]
Next, the circuit configuration of the receiving means 100 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 101 is an antenna, 102 is a tuning circuit, 103 is an amplifier circuit, 104 is a filter circuit, 105 is a demodulation circuit, and 106 is an AGC control circuit. The frequency of the standard radio wave received by the
[具体的な閾値を調整する回路構成:図6、図7]
次に、図6、図7を用いて閾値を切り替えるための回路を説明する。これらの回路は、図1に示す比較手段200に搭載されている。
なお、図6は説明のため、もっとも簡易的な例として2つの閾値の切り替える回路について示している。
図6において、601は比較器で、602〜604が抵抗R0〜R2である。605、606が推知である。607がグランド電位線、608が電源線である。609が入力信号線、610が比較器出力である。
[Circuit Configuration for Adjusting Specific Threshold: FIGS. 6 and 7]
Next, a circuit for switching the threshold value will be described with reference to FIGS. These circuits are mounted on the comparison means 200 shown in FIG.
For the sake of explanation, FIG. 6 shows a circuit for switching between two threshold values as the simplest example.
In FIG. 6,
グランド電位線607と電源線608との間に抵抗R0と抵抗R1とスイッチ605とを直列に接続する。抵抗R0と抵抗R1との接続点を比較器601の正入力端子に接続している。この正入力端子と電源線608との間に抵抗R2とスイッチ606とを直列に接続している。入力信号線609は比較器601の負入力端子に接続しており、この比較器601の出力端子は、比較器出力610である。
A resistor R0, a resistor R1, and a
図1〜図4に示す選択手段500からの信号により、スイッチ605、606を操作し、抵抗R1と抵抗R2とを切り替えることにより抵抗分圧比を変え、比較器601に入力する比較レベルを切り替えている。
The
図7に示す例は、図6に示す例の変形例であって、可変抵抗により閾値レベルを無段階に調整する構成である。図7において、VRは可変抵抗である。なお、同一の構成においては同一の番号を付与している。
可変抵抗VRは、抵抗R0との抵抗分圧比を変え、比較器601に入力する比較レベルを切り替えている。
The example shown in FIG. 7 is a modification of the example shown in FIG. 6 and has a configuration in which the threshold level is adjusted steplessly by a variable resistor. In FIG. 7, VR is a variable resistor. In the same configuration, the same number is assigned.
The variable resistor VR changes the resistance voltage division ratio with the resistor R0 and switches the comparison level input to the
[デコード手段による閾値の切り替えの説明:図1〜図5]
次に、本発明の標準電波受信装置におけるデコード手段300による閾値の切り替えについて説明する。なお、説明は適宜図1〜図5を参照しつつ行うこととする。また、具体的な設定値を除き、切り替えの手法はすべての送信局について共通であるので、ここでは日本の標準電波の例をあげて説明をする。
[Explanation of threshold value switching by decoding means: FIGS. 1 to 5]
Next, switching of threshold values by the
最初に、デコード手段300の第1の記憶手段301に記憶される比較手段200の出力を用いてに閾値を調整する際に基準となる数値について説明する。
2値化されたデジタル信号をサンプリングしたときの、ある一定時間においてHIGHがカウントされた回数のサンプリング回数の総数に対する比率をRHとすると、
RH=NH/N
となる。ここでNHは単位時間あたりのHIGHのカウント数、Nは単位時間あたりの総
サンプリング数である。
First, a numerical value that serves as a reference when adjusting the threshold value using the output of the
When the binarized digital signal is sampled and the ratio of the number of times HIGH is counted in a certain period of time to the total number of sampling times is RH,
RH = NH / N
It becomes. Here, NH is the HIGH count number per unit time, and N is the total sampling number per unit time.
最も簡単な例として、1秒間におけるRHは各コードのパルス幅から容易に求められる。例えば、”P”はパルス幅が200msであるから、例えばサンプリング周波数が100Hzの場合、受信環境が非常によい環境では0msから20回、HIGHをカウントする。1秒の総サンプリング数は100回であるから、”P”コードが出現したときの1秒間のRHは20/100=0.2となる。同様に、”1”なら0.5、”0”なら0.8となる。 As the simplest example, RH in 1 second can be easily obtained from the pulse width of each code. For example, since “P” has a pulse width of 200 ms, for example, when the sampling frequency is 100 Hz, HIGH is counted 20 times from 0 ms in an extremely good reception environment. Since the total number of samplings per second is 100, the RH per second when the “P” code appears is 20/100 = 0.2. Similarly, “1” is 0.5, and “0” is 0.8.
一例として、2007年6月6日(水)2時22分の1分間におけるタイムコードの、シミュレーションにより算出したRHの理論値の変化を図15に示す。単位時間が1秒間のときのRHは毎秒のコードによって直接的に変化するので、図15のように0.2から0.8の間で大きく変化する。 As an example, FIG. 15 shows the change in the theoretical value of RH calculated by simulation of the time code at 2:22:02 on June 6, 2007 (Wednesday). Since the RH when the unit time is 1 second changes directly according to the code of every second, it greatly changes between 0.2 and 0.8 as shown in FIG.
RHは単位時間を長くとることで、その変動が緩やかになる。例えば、2秒間の間に”P”と”0”とが出現する場合、理想的な環境では、20+80=100回 HIGHがカウントされるから、RH=100/200=0.5となる。これを踏まえて、2秒以上のある一定秒数におけるRHを求める式を一般化すると
RH=(N0*0.8+N1*0.5+NP*0.2)/N
となる。ここで、N0、N1、NPはそれぞれ”0”、”1”、”P”の単位時間中の出現回数である。
The fluctuation of RH is moderated by taking a long unit time. For example, when “P” and “0” appear within 2 seconds, HI = 100/200 = 0.5 because 20 + 80 = 100 times are counted in an ideal environment. Based on this, when generalizing the equation for obtaining RH in a certain number of seconds of 2 seconds or more, RH = (N0 * 0.8 + N1 * 0.5 + NP * 0.2) / N
It becomes. Here, N0, N1, and NP are the numbers of appearances of “0”, “1”, and “P” in the unit time, respectively.
図16は、同じくシミュレーションにより算出した2007年6月6日(水)2時00分から1時間のタイムコードのRHの理論値の変化である。ここで単位時間は1分になっており、RHの変動の幅はおよそ0.03である。このように単位時間を長くすればするほど、出現コードの偏りが無くなり、RHの変動はより緩やかになる。 FIG. 16 shows the change in the theoretical value of RH of the time code from 2:00 on June 6, 2007 (Wednesday), calculated similarly by simulation. Here, the unit time is 1 minute, and the range of fluctuation of RH is approximately 0.03. In this way, the longer the unit time, the more the bias of the appearance code is eliminated, and the fluctuation of RH becomes more gradual.
次に、標準電波が想定している、2000年から2099年までの間でRHがどのように変化するかを説明する。時間軸が長いため、便宜上、単位時間を1分間とする。西暦2000年の1年間のRHの変化を示したのが図17である。
RHはおよそ、0.64から0.71の範囲で変動している。一方、図18に、西暦2077年の一年間における、RHの変化を示した。RHはおよそ0.61から0.68の範囲で変動している。
Next, how RH changes between 2000 and 2099, which is assumed for standard radio waves, will be described. Since the time axis is long, the unit time is 1 minute for convenience. FIG. 17 shows the change in RH over one year in the
RH varies approximately in the range of 0.64 to 0.71. On the other hand, FIG. 18 shows the change of RH in one year in the
うるう秒が存在する場合などの特別な条件を除き、タイムコードの年ブロック以外のタイムコードの変化は1年を通じて、西暦2000年と西暦2077年では共通である。
タイムコードの年ブロックに関しては西暦2000年はすべて”0”で、西暦2007年は”1”が6ビットで出現し、年ブロックの”1”のビット数が最大になる年である。
”1”は”0”よりパルス幅が狭いため、”1”が最も多い年はRHが最も低くなる年である。
つまり、西暦2000年から西暦2099年の間では、RHの理論値は図17の西暦2000年のグラフの上限と図18の西暦2077年のグラフの下限との間に必ず存在することになる。その範囲は上記のようにおよそ0.61から0.71で、その幅はおよそ0.1である。
Except for special conditions such as when there is a leap second, the change in the time code other than the year code year block is common in the
With regard to the year code year block, the
Since “1” has a narrower pulse width than “0”, the year with the highest “1” is the year with the lowest RH.
That is, between the
図12に示すように、復調信号は完全な矩形波ではないので、波形の上にいけばいくほど、山の頂点に近くなり、出力されるデジタル信号のパルス幅は狭くなる。
しかし、受信可能な環境において、閾値が理想的なレベルに設定されていれば、上記のRHが理論的に取りうる範囲に入ってくることになる。
もし、実測されたRHがこの範囲から外れていれば、それを補正するように閾値を調整することによって、RHを適正な値にし、コード判定の精度を上げることができる。
As shown in FIG. 12, since the demodulated signal is not a perfect rectangular wave, the closer to the top of the waveform, the closer to the peak of the peak and the narrower the pulse width of the output digital signal.
However, if the threshold is set to an ideal level in a receivable environment, the above RH enters a theoretically possible range.
If the actually measured RH is out of this range, the RH can be adjusted to an appropriate value and the accuracy of code determination can be improved by adjusting the threshold value to correct it.
このことを基にして、閾値レベルを制御する方法の一例を以下に説明する。RHの理論値の範囲の中で平均的なレベルとして基準になる値をRH=0.65を設定する。比較手段出力のデータから求められた実測値が0.65を下回った場合、閾値を下げ、よりHIGHが出力されやすくする。また、逆に0.65を上回った場合は閾値を上げ、よりLOWが出力されやすくする。 An example of a method for controlling the threshold level based on this will be described below. RH = 0.65 is set as a reference value as an average level within the range of theoretical values of RH. When the actual measurement value obtained from the data of the comparison means output is less than 0.65, the threshold value is lowered to make HIGH more likely to be output. Conversely, if it exceeds 0.65, the threshold value is increased to make it easier to output LOW.
実測データを用いて20秒ごとにRHを算出、このRHの判定と閾値の調整を行ったときのRHとBERとの変化を示した図がそれぞれ図19、図20である。初期の閾値レベルが適正値より高い状態からスタートしている。そのため、RHは低く、BERが高い状態となっている。しかし、その後、閾値レベルが徐々に適正なレベルに調整され、BERが低下している。 FIGS. 19 and 20 respectively show changes in RH and BER when RH is calculated every 20 seconds using actually measured data, and determination of the RH and adjustment of the threshold are performed. Starting from a state where the initial threshold level is higher than the appropriate value. Therefore, RH is low and BER is high. However, after that, the threshold level is gradually adjusted to an appropriate level, and the BER is lowered.
理想条件におけるRHの取りうる範囲は各送信局、もしくは各タイムコードについて既知であるから、実測されたRHがここから大きく外れる場合は、受信できる環境でないことが判断され、受信エラーなどの信号を制御手段におくり、ただちに受信動作を終了し、無駄に長時間受信状態を保つことを防ぎ、消費電力などを抑えることができる。 Since the possible range of RH in the ideal condition is known for each transmitting station or each time code, if the measured RH deviates greatly from this, it is determined that the environment is not receivable, and a signal such as a reception error is displayed. It can be sent to the control means, and the reception operation can be immediately terminated to prevent the reception state from being unnecessarily kept for a long time, thereby reducing power consumption and the like.
また、以上説明したような閾値の調整以外にデコード手段300の第1の記憶手段301で記憶されたデータを処理することの優位点として、簡単なフィルタの機能を持たせることなどが可能である。HIGHが連続してカウントされているときに、非常に短い時間のLOWが発生する場合は、これがノイズである可能性が大きいと判断できるため、このLOWをHIGHに補正するようなことも可能である。
In addition to the threshold adjustment as described above, as an advantage of processing the data stored in the
[制御手段による閾値の切り替えの説明]
次に、デコード手段300で行われたコード判定の結果を制御手段400の第2の記憶手段401で記憶し、この記憶されたデータに基づいて、閾値を切り替える手法について説明する。ここでも、具体的な設定値を除き、切り替えの手法はすべての送信局について共通であるので、日本の標準電波の例をあげて説明をする。
[Explanation of threshold switching by control means]
Next, a method of storing the result of the code determination performed by the
毎秒、連続的に出力されるコード判定の結果について、タイムコードの定義から、いくつかの条件を設定することができる。簡便な条件のとして、同一のコードが連続して出現するビット数である。各コードが連続して出現できるビット数は
(条件1):”P”は最高で2ビット、
(条件2):”1”は最高で3ビット、
(条件3):”0”は最高で9ビット、
である。また、”P”については以下の条件も追加される。
(条件4a):”P”と”P”との間隔は、9ビットもしくは10ビットより小さい
(条件4b):”P”と”P”との間隔は、9ビットもしくは10ビットより大きい
(ただし、タイムコードの最後と先頭の”P”コード連続出現を除く)
なお、タイムコードの規定のパターンからより複雑な条件を設定することも可能である。
Several conditions can be set from the definition of the time code for the result of the code determination that is output continuously every second. A simple condition is the number of bits in which the same code appears continuously. The number of bits that each code can appear in succession is (Condition 1): “P” is 2 bits at most,
(Condition 2): “1” is a maximum of 3 bits.
(Condition 3): “0” is a maximum of 9 bits.
It is. For “P”, the following conditions are also added.
(Condition 4a): The interval between “P” and “P” is smaller than 9 bits or 10 bits (Condition 4b): The interval between “P” and “P” is larger than 9 bits or 10 bits
(However, the last "P" code at the end and the beginning of the time code are excluded)
It is also possible to set more complicated conditions from the prescribed pattern of time code.
図12に示すように、復調信号は完全な矩形波ではないので、波形の上にいけばいくほど、山の頂点に近くなり、出力されるデジタル信号のパルス幅は狭くなる。
であるから、閾値レベルが高すぎれば”P”、”1”が出現しやすくなり、上記の連続ビット数の制限を越えることがある。この場合には、閾値レベルを下げる。逆に、”0”が連続して出現した場合には、適正な閾値レベルより下であることが推定されるため、閾値レベルを上げる。
As shown in FIG. 12, since the demodulated signal is not a perfect rectangular wave, the closer to the top of the waveform, the closer to the peak of the peak and the narrower the pulse width of the output digital signal.
Therefore, if the threshold level is too high, “P” and “1” are likely to appear, and the above limit on the number of consecutive bits may be exceeded. In this case, the threshold level is lowered. On the other hand, when “0” appears continuously, it is estimated that the threshold level is below the appropriate threshold level, so the threshold level is raised.
[比較手段が複数の比較器を持つ場合]
比較手段200が複数の比較器を持つ場合も上記の場合と同様に、各比較器が閾値を複数持っている、もしくは調整可能な閾値を持っている。各比較器の閾値は独立してその判定結果をデコード手段300に出力し、デコード手段300は、これらのデータをもとにコード判定を行う。デコード手段300は、各比較器別に閾値を切り替える信号を選択手段に送り、選択手段500は、これらと制御手段400から送られてくる切替信号を合わせて、閾値の切り替えを行う。
[When the comparison means has multiple comparators]
Even when the comparison means 200 has a plurality of comparators, each comparator has a plurality of threshold values or an adjustable threshold value as in the case described above. The threshold value of each comparator is output independently to the
[受信状態判断手段]
図3の構成の様に、受信状態判断手段501によって受信手段100から受信している標準電波の強さ、ノイズの多さなどを読み取ることができる場合は、この情報を制御手段400に送り、制御手段400は、これを合わせて閾値切り替えを判断し切替信号を選択手段500に送る。
[Reception status judgment means]
When the reception
[送信局検知手段]
図4の構成の様に、送信局検知手段502によって受信手段100が受信している標準電波の送信局を判断できる場合は、この情報を制御手段400に送り、制御手段400は、送信局に合わせて切替信号を選択手段に送る。
[Transmission station detection means]
When the transmitting
[フローチャート]
実際には、デコード手段におけるHIGH、LOWのデータから求められたRHと、制御手段400の第2の記憶手段401で記憶されるコード判定の結果との両方を用いて閾値を切り替えることができる。以下に、選択手段500での閾値切り替え処理を図22のフローチャートを用いて説明する。
[flowchart]
Actually, the threshold value can be switched using both the RH obtained from the HIGH and LOW data in the decoding means and the result of the code determination stored in the second storage means 401 of the control means 400. Hereinafter, the threshold value switching process in the
受信開始後、送信局を設定する。送信局が既知の場合はその送信局を、そうでない場合は初期設定の局を設定する(S1)。
次に、送信局に合わせたRH基準値、閾値レベルの設定を行う(S2)。受信状態の情報が得られる場合は、これらに補正値を追加する(S3)。
その後、閾値を中間レベルに設定し(S4)、デコード手段300、制御手段400で単位時間、データを取得、記憶する。
得られたデータから、RH、デコード結果、設定送信局などの整合性を確認する(S5)。ここでは、閾値レベルが適正かは不明なので、整合性のチェックには、ある程度の幅を持たせる。送信局設定が妥当だと判断されれば、取得したデータを基準値と比較する(S6〜S10)。
After starting reception, set the transmitting station. If the transmitting station is known, the transmitting station is set. Otherwise, an initial setting station is set (S1).
Next, an RH reference value and a threshold level are set according to the transmitting station (S2). If reception state information is obtained, a correction value is added to these (S3).
Thereafter, the threshold value is set to an intermediate level (S4), and the
From the obtained data, the consistency of RH, decoding result, setting transmission station, etc. is confirmed (S5). Here, since it is unclear whether the threshold level is appropriate, the consistency check is given a certain range. If it is determined that the transmission station setting is appropriate, the acquired data is compared with a reference value (S6 to S10).
(条件1)、(条件2)、(条件4a)を満たさない場合(S11)は、閾値が高すぎる可能性高いので、このときは、さらにRHの値を基準値と比較し、RHが基準値より低
ければ閾値を下げる(S12)。
When (Condition 1), (Condition 2), and (Condition 4a) are not satisfied (S11), there is a high possibility that the threshold is too high. In this case, the value of RH is further compared with the reference value, and RH is the reference. If it is lower than the value, the threshold is lowered (S12).
(条件3)、(条件4b)満たさない場合(S13)は、閾値が低すぎる可能性高いので、このときは、さらにRHの値を基準値と比較し、RHが基準値より高ければ閾値を上げる(S12)。 If (Condition 3) and (Condition 4b) are not satisfied (S13), there is a high possibility that the threshold is too low. In this case, the value of RH is further compared with the reference value, and if RH is higher than the reference value, the threshold is set. (S12).
(条件1)〜(条件4b)満たしている場合(S14)でも、RHが基準の範囲から外れていれば閾値を上げて、もしくは下げて、よりコード判定の精度を上げる(S15、S16)。 Even when (Condition 1) to (Condition 4b) are satisfied (S14), if the RH is out of the reference range, the threshold is increased or decreased to further increase the accuracy of code determination (S15, S16).
以降、閾値を固定する場合(S17)は、切り替え処理を終了し、動的に調整する場合は、単位時間データ取得に戻り、上記の処理を繰り返す。 Thereafter, when the threshold is fixed (S17), the switching process is terminated, and when the adjustment is dynamically performed, the process returns to the unit time data acquisition and the above process is repeated.
[一定周波数で切り替える場合、デコード手段]
複数ある閾値を同時に使い、より高度な閾値調整をすることも可能である。デコード手段300におけるコード判定において100Hzでデジタル信号をサンプリングしたデータが必要な場合、このサンプリング周波数よりも早い周波数で閾値を切り替える。その切り替え周波数はサンプリング周波数と切り替える閾値の数とを用いて以下のようにもとめられる。
(閾値切り替え周波数)=(必要なサンプリング周波数)×(閾値の数)
[Decoding means when switching at a constant frequency]
It is also possible to perform more advanced threshold adjustment by using a plurality of thresholds simultaneously. When data obtained by sampling a digital signal at 100 Hz is necessary for code determination in the decoding means 300, the threshold is switched at a frequency faster than this sampling frequency. The switching frequency can also be determined as follows using the sampling frequency and the number of threshold values to be switched.
(Threshold switching frequency) = (Required sampling frequency) × (Number of thresholds)
閾値の切り替えを式的に示した図を図21に示す。図21の矢印の起点はその時点で使う閾値レベルを示しており、矢印の方向でHIGH、LOWの判定結果を示している。
まず、0msにおいて閾値0と復調波形を比較し、HIGH、LOWを判定する。次に2.5msにおいて閾値1、5.0msでは閾値2、7.5msでは閾値3、によって判定を行う。そして、10msでまた閾値0を使って判定を行う。このように、各閾値は10msごとつまり100Hzで判定を行うことになる。
FIG. 21 is a diagram schematically showing threshold switching. The starting point of the arrow in FIG. 21 indicates the threshold level used at that time, and the HIGH and LOW determination results are indicated in the direction of the arrow.
First, at 0 ms, the
比較手段200は、各閾値の判定を直接、連続的に出力し、デコード手段300は、切り替え周波数と同じ周波数でサンプリングを行い、閾値別にデータを記憶する。図21の例では比較手段は
HLLLHHHLHH
と連続的に出力する。デコード手段300は、切り替え周波数に同期するように400Hzでサンプリングを行い
データ郡0:HHH...
データ郡1:LHH...
データ郡2:LH...
データ郡3:LL...
といったように、閾値別にデータを記憶する。
The
Is output continuously. The decoding means 300 performs sampling at 400 Hz so as to synchronize with the switching frequency, and data group 0: HHH. . .
Data County 1: LHH. . .
Data County 2: LH. . .
Data County 3: LL. . .
As described above, data is stored for each threshold.
実測結果の一例を用いて、判定結果を閾値別にならび変えた表を図23に示す。図23にあっては、閾値切り替え周波数は400Hzで、表下のRHは20秒分の結果であるが、表は中略してある。閾値レベルが低いほどHIGHの判定を出しやすいため、RHは高くなる傾向にある。通常は閾値レベルが上がるにつれ、連続的にRHが減少していき、この傾向が図23に示す表でも見られる。
図23に示す表では、閾値1がRH=0.65という値を持っており、上記の図17、図18についての結果から、閾値1が最も適正な閾値レベルであることが推測される。この閾値1のデータを使ってコード判定を行うことにより、より正確なコード判定が行うことができる。
FIG. 23 shows a table in which the determination results are changed according to threshold values using an example of the actual measurement results. In FIG. 23, the threshold switching frequency is 400 Hz, and RH below the table is the result for 20 seconds, but the table is omitted. As the threshold level is lower, it is easier to determine HIGH, and therefore RH tends to be higher. Normally, as the threshold level increases, RH decreases continuously, and this tendency can also be seen in the table shown in FIG.
In the table shown in FIG. 23, the
データを閾値別に記憶することにより、上記の例のように20秒といった一定時間ごとに最も適正な閾値を探し、その閾値のデータを随時使うことが可能である。これは実質的に、随時、閾値を切り替えることになり、復調信号が揺らいだりする場合に有効である。 By storing data for each threshold, it is possible to search for the most appropriate threshold every fixed time such as 20 seconds as in the above example, and use the data of the threshold at any time. This is effective when the demodulated signal fluctuates because the threshold value is switched at any time.
また、受信開始からある一定時間を安定時間として、この間は一定周波数で閾値を切り替え、この安定時間の結果を用いて最も適当な閾値レベルを判定し、その後の受信動作中はこの閾値レベルに固定して使うことも可能である。この場合でも、安定時間中のデータを捨てること無く使えるので、受信時間を短縮することが可能である。
一定周期で閾値を切り替えない通常の方法では、RHの値を求めた後に、閾値を切り替えていくため、適正な閾値による出力結果はその切り替え以降から有効である。つまり閾値を調整している間のデータの信頼性は低くなる。
Also, a certain time from the start of reception is set as a stable time, and the threshold is switched at a constant frequency during this period. The most appropriate threshold level is determined using the result of this stable time, and is fixed to this threshold level during the subsequent reception operation. It is also possible to use it. Even in this case, since the data during the stable time can be used without being discarded, the reception time can be shortened.
In a normal method in which the threshold value is not switched at a fixed period, the threshold value is switched after the value of RH is obtained, and therefore the output result based on the appropriate threshold value is effective after the switching. In other words, the reliability of data while adjusting the threshold value is lowered.
[一定周波数で切り替える場合]
上記のように、閾値別に記憶されたHIGH、LOWデータをぞれぞれのデータ郡について、コード判定を行うこともできる。図24に示す表は、各閾値から得られたデータ郡別にデコード手段300においてコード判定をした実測結果の一例である。
[When switching at a constant frequency]
As described above, HIGH and LOW data stored for each threshold can be subjected to code determination for each data group. The table shown in FIG. 24 is an example of an actual measurement result obtained by performing code determination in the
図24に示す表において、閾値0のデータ郡は”0”が10ビット以上連続しており、また”P”と”P”との間隔が12bビット以上離れていることから、閾値が低すぎることが推測される。また、閾値3のデータ郡は”P”の出現が多すぎるので閾値が高すぎることが容易に推測される。閾値2のデータ郡は”P”と”P”との間隔が3ビット、または7ビットの箇所かあり、これも閾値が高すぎると推定できる。閾値1のデータ郡のみが上記の(条件1)〜(条件4b)を全て満たしており、閾値1がもっとも適正な閾値レベルであることが推定できる。
In the table shown in FIG. 24, in the data group with the
デコード手段300による閾値の切り替えと同様に、一定時間ごとに適正な閾値を見つけ、随時そのデータを使ったり、適切な閾値レベルを見つけた後に、その閾値のデータ郡のみ使っていくことも可能である。 Similar to the threshold value switching by the decoding means 300, it is possible to find an appropriate threshold value at regular intervals and use the data as needed, or use only the data group of the threshold value after finding an appropriate threshold level. is there.
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、受信環境が悪くなり標準電波の受信手段100の出力の復調信号が不安定になった場合、閾値を適切に切り替えることにより正確なコード判定を行い、正確な時刻情報を提供することができる。
また、取得情報の信頼性を上げるためにタイムコードを複数周期受信する際も、正確なコード判定結果によって、少ないデータでの比較、修正が可能となり、受信時間の短縮や低消費電力化とすることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when the reception environment is deteriorated and the demodulated signal output from the standard radio wave receiving means 100 becomes unstable, accurate code determination is performed by appropriately switching the threshold value. And accurate time information can be provided.
In addition, even when receiving multiple time codes in order to improve the reliability of acquired information, it is possible to compare and correct with a small amount of data based on accurate code determination results, reducing reception time and reducing power consumption. be able to.
なお、以上説明した実施形態においては、本発明の標準電波受信装置は、電波修正時計を例にしている。もちろん、本発明の標準電波受信装置は、それに限定するものではなく、標準電波を受信する装置を内臓した携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤなどの携帯可能な情報端末装置であってもよい。 In the embodiment described above, the standard radio wave receiving apparatus of the present invention is an example of a radio wave correction watch. Of course, the standard radio wave receiver of the present invention is not limited to this, and portable information such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), a personal computer, a portable music player, etc., which incorporates a standard radio wave receiver. It may be a terminal device.
本発明の標準電波受信装置は、受信状態が悪化しても正確に時間情報を提供できることから、アンテナや受信回路の物理的制約が多い腕時計などの小型の電波修正時計、また室内の窓から離れた場所にある電波修正時計に好適である。 Since the standard radio wave receiver of the present invention can accurately provide time information even if the reception state deteriorates, it is away from a small radio wave correction watch such as a wrist watch with many physical restrictions on the antenna and the receiving circuit, or from an indoor window. This is suitable for a radio-controlled watch at a certain place.
100 受信手段
200,201 比較手段
300 デコード手段
301 第1記憶手段
400 制御手段
401 第2記憶手段
500 選択手段
501 受信状態判断手段
502 送信局検知手段
100 receiving means 200, 201 comparing
Claims (5)
前記受信手段より出力された復調信号をデジタル信号に変換するための閾値を持ち、デジタル信号を出力する比較手段と、
前記デジタル信号から前記タイムコードを復号するデコード手段と、
前記デコード手段出力から時刻情報を抽出し、時刻修正を行う制御手段と、
前記比較手段の閾値を切り替える、もしくは調整する選択手段と、
を有する標準電波受信装置において、
前記デコード手段は、第1の記憶手段を有し、
前記制御手段は、第2の記憶手段を有し、
前記デコード手段は、前記比較手段の出力を前記第1の記憶手段に記憶して、その記憶されたデータに基づいて前記比較手段の閾値の切替信号を前記選択手段に出力し、
前記制御手段は、前記デコード手段の出力を前記第2の記憶手段に記憶して、その記憶されたデータに基づいて前記比較手段の閾値の切替信号を前記選択手段に出力し、
前記選択手段は、
前記デコード手段からの切替信号と前記制御手段からの切替信号のいずれか、または両方を用いて前記比較手段の閾値を切り替えることを特徴とする標準電波受信装置であって、
前記第1の記憶手段に記憶された比較手段の出力データは、サンプリングによりHIGHとなるカウント数を計数し、理論値の所定期間における平均値もしくは想定範囲を基準として判定するものであり、
前記第2の記憶手段に記憶されたデコード手段の出力データは、タイムコードの同一コード連続出現ビット数、もしくは同一コードの出現間隔に基づいて判定するもの、
であることを特徴とする標準電波受信装置。 A plurality of codes are represented by a plurality of rectangular pulse widths included in a predetermined cycle, and time information assigned to predetermined bits is received and demodulated including a standard radio wave including a time code defined by the plurality of codes. Receiving means for outputting a demodulated signal;
A comparator having a threshold for converting the demodulated signal output from the receiving unit into a digital signal, and outputting a digital signal;
Decoding means for decoding the time code from the digital signal;
Control means for extracting time information from the decoding means output and correcting the time;
Selection means for switching or adjusting the threshold value of the comparison means;
In a standard radio wave receiver having
The decoding means has first storage means,
The control means has second storage means,
The decoding means stores the output of the comparison means in the first storage means, and outputs a threshold switching signal of the comparison means to the selection means based on the stored data.
The control means stores the output of the decoding means in the second storage means, and outputs a threshold switching signal of the comparison means to the selection means based on the stored data,
The selection means includes
A standard radio wave receiver characterized by switching the threshold value of the comparison means using either or both of the switching signal from the decoding means and the switching signal from the control means ,
The output data of the comparison means stored in the first storage means counts the count number that becomes HIGH by sampling, and determines the average value or the assumed range of the theoretical value in a predetermined period as a reference,
The output data of the decoding means stored in the second storage means is determined based on the same code consecutive appearance bit number of the time code, or the appearance interval of the same code,
A standard radio wave receiver characterized in that
前記受信手段より出力されたと前記複数の閾値とをそれぞれ比較して独立したデジタル信号を前記デコード手段に対して出力することを特徴とする請求項1に記載の標準電波受信装置。 The comparison means has a plurality of comparators, and each comparator has a plurality of independent thresholds,
2. The standard radio wave receiving apparatus according to claim 1, wherein the standard radio wave receiving apparatus outputs the independent digital signal to the decoding means by comparing the plurality of threshold values with the output from the receiving means.
前記選択手段は、
前記受信状態判断手段の出力と、前記デコード手段の前記第1の記憶手段に記憶された前記比較手段の出力のデータと、前記制御手段の前記第2の記憶手段に記憶された前記デコード手段の出力のデータと、に基づいて閾値の切り替えを行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の標準電波受信装置。 Receiving the demodulated signal output from the receiving means, and having a receiving state judging means for judging the state of the received standard radio wave,
The selection means includes
The output of the reception state judging means, the output data of the comparing means stored in the first storage means of the decoding means, and the decoding means stored in the second storage means of the control means. 4. The standard radio wave receiving apparatus according to claim 1, wherein the threshold value is switched based on output data.
前記選択手段は、
送信局検知手段の出力と、前記デコード手段の前記第1の記憶手段に記憶された前記比較手段の出力のデータと、前記制御手段の前記第2の記憶手段に記憶された前記デコード手段の出力のデータと、に基づいて閾値の切り替えを行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の標準電波受信装置。
Inputting the demodulated signal output from the receiving means, and having a transmitting station detecting means for detecting the station of the received standard radio wave,
The selection means includes
The output of the transmitting station detection means, the output data of the comparison means stored in the first storage means of the decoding means, and the output of the decoding means stored in the second storage means of the control means The standard radio wave receiver according to any one of claims 1 to 3, wherein the threshold value is switched based on the data.
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