JP2006352412A - インパルス無線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号の同期位置が大きくずれている場合であっても、タイミングの調整方向を判定して位相調整し、同期引込み時間を短縮するインパルス無線受信装置を提供する。
【解決手段】インパルス無線受信装置１００は、受信信号の検波信号を生成する検波部１０８と、受信用基準波形信号を発生する受信用波形発生部１１８と、値が非負で単調増加する波形の同期用基準波形信号を発生する同期用波形発生部１１０と、検波信号と同期用基準波形信号とを混合し相関信号を出力する第１のミキサ１１２と、相関信号から検波信号と同期用基準波形信号との位相差信号を生成する相関検出部１１４と、位相差信号から位相を調整した同期タイミング信号を発生し、受信用波形発生部と同期用波形発生部と相関検出部に出力する同期タイミング信号発生部１１６と、受信信号と受信用基準波形信号を混合し復調信号を出力する第２のミキサ１２０と、復調部１２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス状の変調信号を受信するインパルス無線受信装置に関する。

ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）に代表されるインパルス通信方式を用いる高速無線通信技術は、直線性を必ずしも必要としないため、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）化に適しており、小型化を実現できる。また、高精度のローカル信号源等のＲＦ回路が不要であるため、低消費電力である。更に、広帯域の利用により高速な通信可能であるなどの利点を有している。

インパルス無線受信装置での受信パルス信号を同期する従来方法として、基準時間と前後する遅延処理を施した各信号との相関により、同期をトラッキングする方法が知られている（例えば特許文献１参照）。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。

図１５は、特許文献１に記載されている従来のインパルス無線受信装置の構成を示すブロック図である。図１５において、従来のインパルス無線受信装置１０００は、アンテナ１００１で受信したＲＦ信号を増幅する増幅器１００２と、不要な信号を取り除くフィルタ１００３と、信号をアナログ化するアナログ符号化部１００４と、信号を分岐するスプリッタ１００５、１０１５と、信号を遅延する複数の遅延器１００６、１００７、１００８と、信号を乗算する乗算器１００９、１０１０、１０１１と、時間積分する積分器１０１２と、相関に応じて同期判定と遅延制御する受信同期制御部１０１７と、信号の位相を遅延する位相遅延部１０１８と、位相遅延信号を変調し同一拡散コードで拡散するメイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６とで構成されている。

この構成で、受信したＲＦ信号を増幅器１００２により、復調に必要な振幅に増幅し、帯域外の不要周波数帯域をフィルタ１００３により除去して、アナログ符号化部１００４によりアナログ符号を生成する。この信号をスプリッタ１００５で分岐し、遅延器１００６、１００７、１００８により、３つの遅延した信号、すなわち、時間Ｌ遅延した信号、時間Ｌ＋Ｙ遅延した信号、時間Ｌ−Ｙ遅延した信号を出力する。これら３つの信号に、メイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６で生成した基準パルス信号を、乗算器１００９、１０１０、１０１１によりそれぞれ乗算し、積分器１０１２、１０１３、１０１４にて、それぞれシンボルに相当する時間を積分する。受信同期制御部１０１７により、各信号の相関に応じて同期を判定し、位相遅延部１０１８を制御してスライディング同期しながら、復号データ１０１９を出力する。このとき、時間Ｌにおける受信パス信号を相関の基準とし、時間Ｌの信号よりも時間Ｌ＋Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を遅らせ、逆に時間Ｌ−Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を進めることで、送信シンボルレートと同期するよう調整している。

こうして、従来のインパルス無線受信装置では、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式により、符号拡散した変調信号を受信し、受信パス信号に対して時間的に前後する信号と基準パルスとの相関を比較して、ＣＤＭＡの逆拡散後の信号から同期をトラッキングしている。
特表２００３−５３５５５２号公報（１４８頁、図３７Ａ）

上記従来のインパルス無線受信装置では、受信信号の同期を判定するウェーブレットの形状を時間的に離散して設け、時間的に離散した相関値を比較して、位相の調整方向を判定している。このため、同期位置が相関位置と大きくずれている同期確立時など、比較する相関値が、位相の調整方向を正しく表していない場合に、位相の調整方向の判定を誤り易く、同期引込みに時間を要するという課題がある。

本発明は、このような課題を解決するもので、受信信号を同期する際に、受信信号との位相差の増減から同期タイミングの調整方向を判定することで、同期信号の位相を調整し、結果として同期引込みに要する時間を短縮するインパルス無線受信装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のインパルス無線受信装置は、受信信号を包絡線検波して検波信号を生成する検波部と、受信信号に相似する受信用基準波形信号を外部制御信号のパルスタイミングに同期して発生する受信用波形発生部と、信号周期の開始点から終了点まで値が非負で、かつ、単調に増加する包絡線波形を有する同期用基準波形信号を、外部制御信号のパルスタイミングに同期して発生する同期用波形発生部と、検波信号と同期用基準波形信号とを混合し、相関信号を生成する第１のミキサと、相関信号を入力し、外部制御信号のパルスタイミングに同期して、相関信号の変化の度合いを示す位相差信号を生成する相関検出部と、位相差信号に応じて、受信信号との位相のずれを少なくするように位相を調整した同期タイミング信号を発生し、受信用波形発生部と同期用波形発生部と相関検出部とに対する外部制御信号として出力する同期タイミング信号発生部と、受信信号と受信用基準波形信号を混合し、復調信号を生成する第２のミキサと、復調信号から復調データに復調する復調部とを備える。

そのため、受信信号を同期する際に受信信号との位相差の増減から同期タイミングの調整方向を判定し、位相を調整した同期タイミング信号を発生できるようになり、結果として同期引込みに要する時間を短縮することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、同期用波形発生部の発生する同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点から終了点までの全区間が、ほぼ一定の割合で単調に増加する波形としている。

そのため、信号周期のいずれのタイミングにおいても調整方向をばらつきなく判定できるようになり、安定して同期引込に要する時間を短縮することができる。

また、同期用波形発生部は、発生する同期用基準波形信号の周期を受信信号のｎ倍（ｎは整数）とし、かつ、外部制御信号のｎ回毎のパルスタイミングに同期して発生するようにしている。

そのため、信号ノイズなどによる波高値の大小に基づく相関検出部での相関の誤判定を低減できるようになり、同期におけるサイクルスリップを防止することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、復調部は、さらに入力される復調信号の復調誤り率データを生成し、同期用波形発生部は、復調部の生成する復調誤り率データを、あらかじめ定められた制限値を超えた場合に、同期用基準波形信号の周期が受信信号のｍ倍（ｍは２以上の整数）の波形に切り替えるようにしている。

そのため、受信状態にばらつきがあっても復調誤り率に応じて適切な波形に切替えられるようになり、同期におけるノイズの影響を低減することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、相関検出部は、入力される相関信号のピーク値を検知し、第１のサンプルホールド値として保持する第１の検出保持部と、第１のサンプルホールド値を入力し、第２のサンプルホールド値として保持する第２の検出保持部と、第２のサンプルホールド値に対する第１のサンプルホールド値の差を出力する比較部とを備え、外部制御信号のパルスタイミング毎に、相関信号の増減値を示す位相差信号を生成するようにしている。

そのため、同期タイミングのずれに基づいて位相を前後に調整できるようになり、同期引込に要する時間をさらに短縮することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、相関検出部は、入力される相関信号のピーク値を検知して、前記ピーク値の絶対値を保持し、外部制御信号のパルスタイミング毎に、相関信号の最大値を示す位相差信号を生成し、同期タイミング信号発生部は、同期用基準波形信号の波高値に対する、位相差信号の値の比率と受信信号の周期とから、同期のずれを調整する時間調整量を求め、時間調整量に応じて、同期タイミング信号の位相を変更して発生するようにしている。

そのため、位相差信号から同期時間のずれを求め、その量に基づいて次のタイミングの位相を設定できるようになり、同期引込に要する時間をさらに短縮することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、同期用波形発生部の発生する同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点と終了点のいずれか一方の近傍区間がそれぞれ他の残りの区間に比べて急峻な傾きを有する波形としている。

そのため、同期位置の前後で同期ずれを検知する感度に重みを持たせることができるようになり、同期の遅れが多い、あるいは、進みが多い回路特性を持つ場合であっても、同期位置を安定して調整することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、同期用波形発生部の発生する同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点と終了点の近傍区間とがともに、信号周期の中央部の残りの区間に比べて、急峻な傾きを有する波形としている。

そのため、同期位置からの時間距離で同期ずれを検知する感度に重みを持たせることができるようになり、同期位置の付近での同期位置を安定して調整することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、同期用基準波形信号の波形における、急峻な傾きを持つ近傍区間の幅がいずれも受信信号のパルス幅の１／２以下としている。

そのため、同期位置近傍で、特に効率よく検知できるようになり、同期位置付近からの同期引込みに要する時間をさらに短縮することができる。

また、本発明のインパルス無線受信装置は、復調信号のパルスタイミングを示す復調パルス信号を検出する積分器と、同期タイミング信号発生部への入力信号を、外部モード信号に応じて、相関検出部の生成する位相差信号から復調パルス信号へ切り替える信号切替部と、同期用波形発生部と検波部と第１のミキサと相関検出部とへの電源供給を、外部モード信号に応じて遮断する同期回路部をさらに備え、復調部は、復調信号から復調データに復調するとともに、さらに受信同期の状態を示すモード制御信号を生成して、信号切替部と同期回路部とにそれぞれ外部モード信号として入力するようにしている。

そのため、同期確立後に受信波形に基づく精度の良い同期タイミング信号を発生できるようになり、消費電力を削減するとともに、安定した同期保持動作をすることができる。

本発明のインパルス無線受信装置によれば、受信信号の同期回路にてシンボル間隔以上の時間長の波形の相関パルスを用いて同期位相を連続的に検出し、位相差やその増減から同期タイミングの位相の調整方向を判定する構成とすることにより、相関位置と大きくずれている場合であっても位相調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置は、受信信号の同期回路にて、シンボル間隔以上の時間長の波形の相関パルスを用いて同期位相を連続的に検出し、位相差やその増減から位相の調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することを目的とする。

まず、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図である。図１において、インパルス無線受信装置１００は、増幅部１０６と、検波部１０８と、同期用波形発生部１１０と、第１のミキサ１１２と、相関検出部１１４と、同期タイミング信号発生部１１６と、受信用波形発生部１１８と、第２のミキサ１２０と、復調部１２２とで構成され、受信アンテナ１０５に接続されている。なお、本実施の形態では、インパルス無線受信装置１００は、二値の送信データに応じて発生パルスの位相を反転するバイフェーズ（Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ）変調方式によりパルス変調された無線信号１０４を受信し、増幅部１０６で増幅した受信信号１０７より同期パルスを生成して復調データ１２３に復調する実施例について説明する。以下各部の構成の詳細について説明する。

検波部１０８は、受信信号１０７を全波整流により包絡線検波して、検波信号１０９を出力する。図２は、本実施の形態にかかる検波部の構成を示す図である。図２において、検波部１０８は、全波整流回路３０１により実現している。受信信号１０７は、一般的に正負の振幅を持つインパルス波形であり、同期用基準波形信号１１１との相関を効果的に検出するよう、第１のミキサ１１２の前段に正負値による相殺を防ぐ検波部１０８を設けている。

検波部１０８により受信信号１０７を包絡線検波する動作例を図３に示す。なお、受信信号１０７が負値を持たないようなインパルス波形の場合には、検波部１０８は、受信信号１０７をそのまま検波信号１０９として出力する構成としても同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、全波整流回路３０１により構成したが、別の回路構成とすることもできる。図４は、本実施の形態にかかる検波部の別の構成を示す図である。図４において、検波部１０８ｂは、自乗回路３０２により検波信号１０９を生成している。

同期用波形発生部１１０は、同期タイミング信号１１７のパルスタイミングで同期用基準波形信号１１１を発生する。図５は、本実施の形態にかかる同期用波形発生部の構成を示すブロック図である。図５において、同期用波形発生部１１０は、外部トリガとして外部制御信号、すなわち、同期タイミング信号１１７が入力された場合に、図示しない電圧源からの電圧を出力するスイッチ４０１と、抵抗素子４０２と、容量素子４０３と、印加電圧に比例した出力の発振信号４０７を出力する発振器４０４と、発信信号４０７を包絡線検波する検波器４０５で構成される。なお、検波器４０５は、本実施の形態では、図２に示した検波部１０８と同様の構成をしているとして説明するが、図４に示した検波部１０８ｂと同様の構成としてもよい。

また、同期用波形発生部１１０は、次のように動作する。スイッチ４０１は、外部トリガとして同期タイミング信号１１７が入力されると、図示しない電圧源からの電圧を抵抗素子４０２に供給する。抵抗素子４０２と容量素子４０３はランプ回路を構成し、所要の電圧増加率の電圧を発振器４０４に印加する。発振器４０４は印加電圧に比例した出力の発振信号４０７を出力する。最後に、検波器４０５により発信信号４０７を全波整流して、検波信号４０８、すなわち、同期用基準波形信号１１１を出力する。

ここで、同期用基準波形信号１１１が間隔Ｔで入力される場合における、発信信号４０７および検波信号４０８の波形を図６に示す。図６において、発信信号４０７は、正と負の値をとりながら、振幅が徐々に大きくなる形状をしている。また、検波信号４０８の包絡線は、非負の値をとりながら、時間に比例して振幅が徐々に大きくなり、最後に０となる、いわゆる鋸波の形状をしている。

なお、ここでは動作原理を説明するため、同期用波形発生部１１０のスイッチ４０１が切断状態になった場合に、発振器の出力が停止するとして説明したが、ランプ回路と発振回路のインピーダンスによっては、スイッチ４０１が切断状態になっても出力がすぐに停止しない場合がある。この場合には、ダイオード等の素子を付加した簡単なディスチャージ回路により、図６に示したようにディスチャージ時間ｄを設けるなどして、所望の動作をする構成を実現できる。

第１のミキサ１１２は、検波信号１０９と同期用基準波形信号１１１とを混合し、同期用基準波形信号１１１に対する検波信号１０９の相関検出結果である相関信号１１３を生成する。

相関検出部１１４は、パルスタイミング毎に入力される相関信号１１３の増減値を示す位相差信号１１５を生成する。図７は、本実施の形態にかかる相関検出部の構成を示す図である。図７において、相関検出部１１４は、入力される相関信号１１３を保持（ホールド）して第１のサンプルホールド値５０４を出力する第１の検出保持部５０１と、第１のサンプルホールド値５０４をホールドして第２のサンプルホールド値５０５として出力する第２の検出保持部５０２と、第２のサンプルホールド値５０５に対する第１のサンプルホールド値５０４の差を位相差信号１１５として出力する比較部５０３とで構成される。なお、インパルス毎の相関信号１１３の増減値であるこの位相差信号１１５は、受信信号１０７に対する同期用基準波形信号１１１の位相差の増減に比例する量を示している。

同期タイミング信号発生部１１６は、位相差信号１１５に応じて、この位相差を少なくするように同期タイミング信号１１７のパルス間隔を所定の量だけ進める、あるいは、遅らせるよう調整し、調整した同期タイミング信号１１７を相関検出部１１４、同期用波形発生部１１０、受信用波形発生部１１８へ出力する。

受信用波形発生部１１８は、同期タイミング信号１１７を入力して、受信信号１０７に相似する受信用基準波形信号１１９を発生する。第２のミキサ１２０は、受信信号１０７と受信用基準波形信号１１９を混合し、受信用基準波形信号１１９に対する受信信号１０７の相関検出結果である復調信号１２１を得る。復調部１２２は、復調信号１２１を復調して復調データ１２３を生成する。

次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作について説明する。インパルス無線受信装置１００は、受信信号１０７を２つに分岐して、一方の信号から受信信号１０７の同期タイミングを検出する同期動作と、その検出した同期タイミングにより、もう一方の信号を復調する復調動作をする。この復調動作について次に説明する。第２のミキサ１２０により、受信信号１０７と受信用波形発生部１１８の発生する受信用基準波形信号１１９とを混合して、相関の正負を示す復調信号１２１を得る。復調部１２２により、この復調信号１２１をＢｉ−Ｐｈａｓｅ復調し、復調データ１２３に復調する。なお、この復調動作をする構成は、従来技術による復調装置により実現できる。以下では、受信信号１０７の同期タイミングを検出する同期動作について詳しく説明する。

図８は、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の同期動作を説明する図である。図８において、受信信号１０７はタイミング周期Ｔを持ち、この受信信号１０７に対する次の各信号、検波信号１０９、同期用基準波形信号１１１、相関信号１１３、位相差信号１１５、同期タイミング信号１１７の発生タイミングを示している。なお、本実施の形態では、受信信号１０７は符号の変化しない変調信号として説明する。

検波信号１０９は、受信信号１０７の負の部分を反転した波形信号となっている。また、同期用基準波形信号１１１は、同期タイミング信号１１７が示す内部同期タイミング２１０、２１１、２１２、・・・、２１６において不連続点を有し、同期タイミングから次の同期タイミングまで一定に増加する波形をしている。図８では、同期用基準波形信号１１１は受信信号１０７のインパルス間隔毎に発生するものとして図示したが、複数のインパルス間隔にわたる波形としてもよい。また、相関信号１１３は、受信信号１０７を検波部１０８により全波整流した検波信号１０９と、同期用基準波形信号１１１を混合して得られる波形をしている。そのため、相関信号１１３の振幅は、受信信号１０７の同期用基準波形信号１１１に対する位相の量に比例したものになる。

同期用基準波形信号１１１を複数のインパルス間隔にわたる波形とした場合は、その波形区間に含まれる相関信号１１３の積算値が、受信信号１０７の同期用基準波形信号１１１に対する位相に比例する。また、位相差信号１１５は、相関信号１１３の前回のピーク値が前々回のピーク値に比べ、大きくなっているか、あるいは、小さくなっているかを示す波形をしている。また、同期タイミング信号１１７は、位相差信号１１５に応じてタイミングを遅延させたパルス波形となっている。このパルス発生タイミングの遅延量の調整は、相関信号１１３のピーク値が大きくなるように変化した場合には、タイミング間隔を短くし、小さくなるように変化した場合には、タイミング間隔を長くしている。

これらの信号は時間の経過とともに次のように生成される。まず時刻ｔ＝Ｔ以前の同期タイミング２１０にて同期用基準波形信号１１１の生成が開始される。つづいて、時刻ｔ＝Ｔにおいて、相関信号１１３、位相差信号１１５の生成が開始される。なお、ｔ＝Ｔ以前の同期タイミングにおいて、相関信号は１１３生成されていないため、相関検出部１１４は位相差信号１１５の初期値として高レベル信号Ｈを出力する。同期タイミング信号発生部１１６は、同期タイミング信号１１７を生成する、次の同期タイミング２１２までの間隔ｗ１を現在の間隔ｗ０よりも短くする。

時刻ｔ＝２Ｔ、３Ｔ、４Ｔにおいて、相関信号１１３の波高値は、それぞれその前のタイミング、すなわち、時刻ｔ＝Ｔ、２Ｔ、３Ｔにおける値よりも大きく、相関検出部１１４は、位相差信号１１５として高レベル信号Ｈを出力する。同期タイミング信号発生部１１６は、同期タイミング信号１１７を生成する次の同期タイミング２１３、２１４、２１５までの間隔ｗ２、ｗ３、ｗ４をそれぞれ短くする。

時刻ｔ＝５Ｔにおいて、相関信号１１３の波高値は、時刻ｔ＝４Ｔでの値に比べ小さく、相関検出部１１４は、位相差信号１１５として低レベル信号Ｌを出力する。同期タイミング信号発生部１１６は、同期タイミング信号１１７を生成する次の同期タイミング１２６までの間隔ｗ５を現在の間隔ｗ４よりも長くする。

時刻ｔ＝６Ｔにおいて、相関信号１１３の波高値は、時刻ｔ＝５Ｔでの値に比べ、再び大きくなっているが、まだ同期タイミング信号１１７が発生されていないために、その後の同期タイミング２１６で、相関検出部１１４は、位相差信号１１５として高レベル信号Ｈを出力する。同期タイミング信号発生部１１６は、この同期タイミング２１６における位相差信号１１５により、同期タイミング信号１１７を生成する図示しない次の同期タイミングまでの間隔を現在の間隔ｗ５よりも長くする。以降同様の調整を繰り返す。

このように、インパルス無線受信装置１００は、相関信号１１３の振幅の変化に応じて同期用基準波形信号１１１の位相の調整を繰り返し、同期タイミング信号１１７の受信信号１０７に対する同期を実現する。なお、本実施の形態では、受信信号１０７について符号が変化しない変調信号の場合について説明したが、符号が変化する変調信号の場合であっても同様に同期動作が可能である。

このような構成とすることによって、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置は、受信信号の同期回路にてシンボル間隔以上の時間長の波形の相関パルスを用いて同期位相を連続的に検出し、位相差やその増減から位相の調整方向を正しく判定することにより、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態では、同期用波形発生部１１０で発生する同期用基準波形信号１１１を、受信信号１０７のインパルス間隔でシンボル毎に発生する形態としたが、前述したように、受信信号１０７の複数パルスにわたる長さで複数シンボル毎に発生する形態としてもよい。これにより、信号ノイズなどによる波高値の大小や、受信信号１０７の個々の波形に生じたジッタを平均化することで、相関検出部１１４での相関の誤判定を低減し、同期におけるサイクルスリップの防止が可能となる。あるいは、また、復調部１２２で復調信号の復調誤り率データを算出して、この復調誤り率データがあらかじめ定められた制限値を超えた場合に、同期用波形発生部１１０で発生する同期用基準波形信号１１１を、このような周期の長い波形に切り替えるようにしてもよい。これにより、受信状態にばらつきがあっても復調誤り率に応じて適切な波形に切替え、同期におけるノイズの影響を低減できる。

なお、本実施の形態では、同期タイミング信号の発生タイミングを調整する際に、相関信号の前回タイミング時からの増減を検知して、その値が大きくなるように同期タイミング信号の位相を調整する形態としたが、その値が小さくなるように同期タイミング信号の位相を調整する形態としてもよい。

なお、本実施の形態では、インパルス無線受信装置が受信する信号のパルス変調方式をＢｉ−Ｐｈａｓｅ変調方式として説明したが、他の変調方式、例えば、等間隔のインパルス信号で送信データに応じたパルスの有無により変調するオン・オフ変調（Ｏｎ Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）方式、あるいは、送信データに応じて時間的にパルス位置を偏移するパルス位相変調（Ｐｕｌｓｅ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＰＭ）方式等にも適用可能である。このとき、ＯＯＫ変調方式の場合は、変調波が等間隔のインパルス列となるため、本発明にかかる構成が適用できる。また、ＰＰＭ方式の場合は、同期のための一定間隔インパルス列によるプリアンブルを設けることで、本発明にかかる同期手法を適用することができる。

なお、本実施の形態では、同期タイミング信号発生部１１６は、相関検出部１１４の生成する位相差信号１１５より位相差に基づいて位相を所定の量だけ進める、あるいは、遅らせるように調整する形態としたが、受信電界強度が一定であることが保証されるような場合や、受信において高精度な自動利得制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）により受信信号１０７の振幅がほぼ一定値となる場合には、相関信号１１３の振幅から直接、受信信号１０７と同期タイミング信号１１７の位相差を検出する形態としてもよい。この場合、相関検出部１１４は、位相差に比例した位相調整量を位相差信号１１５として同期タイミング信号発生部１１６に出力する。図９は、本実施の形態にかかる相関検出部の別の構成を示す図である。図９において、相関検出部１１４ｂは、相関信号１１３のピーク値を検知し、そのピーク値の絶対値をホールド（保持）して、同期タイミング信号１１７のパルスタイミング毎に相関信号の最大値を示す位相差信号１１５を出力する第３の検出保持部５０６で構成されている。そして、同期タイミング信号発生部１１６は、同期用基準波形信号の波高値に対する、位相差信号の値の比率と、受信信号の周期とから、同期のずれを調整する時間調整量を求め、時間調整量に応じて同期タイミング信号の位相を変更して発生するようにしている。これにより、同期タイミング信号１１７の位相調整を所定の量ずつ調整していたのに対し、次の同期タイミングで同期タイミング信号１１７の位相を調整することが可能になる。

図１０は、本実施の形態にかかる同期タイミング信号発生部の動作を説明する図である。図１０において、同期用基準波形信号１１１の同期タイミング２２１と２２２の間における時刻ｔ＝ｔ１にピークを持つ相関信号１１３が発生している。このとき、相関信号１１３のピーク値が、現在の信号発生周期Ｔを持つ同期用基準波形信号１１１の波高値の比率が０．３であった場合に、次回の同期タイミング２２２が、時刻ｔ１から受信信号の周期Ｔの７０％が経過した時刻ｔ＝ｔ１＋０．７×Ｔであることを示している。このように、同期タイミング信号１１７のパルスタイミング毎に、相関検出部１１４で相関信号の最大値を示す位相差信号を生成し、前記同期タイミング信号発生部１１６で、同期用基準波形信号に対する位相差信号の比率と受信信号の周期から時間調整量を求めて同期タイミング信号１１７の位相を調整することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかるインパルス無線受信装置について説明する。本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置は、同期用の基準波形信号の波形を変更することにより、同期の検出感度を向上することを目的とする。

本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。本発明の実施の形態２にかかるインパルス無線受信装置は、図１に示したインパルス無線受信装置１００とほぼ同じ構成をしているが、同期用波形発生部１１０が同期感度を向上させた波形の同期用基準波形信号１１１を発生する構成としている点が異なっている。図１１は、本実施の形態にかかる同期用波形発生部の構成を示す図である。図１１において、同期用波形発生部１１０ｂは、図５に示した同期用波形発生部１１０と次の点が異なっている。第２の抵抗素子４１０と、その第２の抵抗素子４１０を外部トリガ信号に応じてバイパスする第２のスイッチ４１１と、同期タイミング信号１１７を所定の時間遅延する遅延部４１２と、その遅延した信号に応じて第２のスイッチ４１１を所定の期間オン状態に制御する信号を第２のスイッチ４１１の外部トリガ信号として出力するタイマ部４１３が追加されている。そして、同期タイミング信号１１７を入力した際に、あらかじめ設定されたタイマ部４１３の制御パターンにより、ランプ回路の時定数が変更され、同期用基準波形信号１１１の傾きを制御する。

次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する。本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作は、実施の形態１に示したインパルス無線受信装置１００の動作とほぼ同じであるが、同期を確立する際に、同期用基準波形信号１１１の波形を、同期点間の傾きが一定な波形から同期保持に用いる同期タイミング付近において傾きが急峻な波形に変更することにより、同期検出の感度を上げるよう動作する点が異なっている。

本実施の形態にかかる同期用波形発生部１１０ｂで発生する同期用基準波形信号１１１の波形の例を示す。図１２（ａ）は、第２のスイッチ４１１が常にオン状態で動作する場合の波形を示している。図１２（ａ）において、同期用基準波形信号１１１は、信号周期、すなわち、サイクルＴの全期間７０１において電圧値が一定に増加している。図１２（ｂ）は、第２のスイッチ４１１がサイクル期間の途中でオン状態に切替る場合の波形を示している。図１２（ｂ）において、同期用基準波形信号１１１ｂは、サイクルＴの前半部分７０２に比べ、後半部分７０３は傾きが大きい。この波形は、同期用基準波形信号１１１ｂの同期タイミングが受信信号１０７の同期タイミングより遅れている場合に、進んでいる場合と比べて同期の収束速度が速い。図１２（ｃ）は、第２のスイッチ４１１がサイクル期間の中央部分のみがオフ状態になる場合の波形を示している。図１２（ｃ）において、同期用基準波形信号１１１ｃは、サイクルＴの中央部分７０５に比べ、前半部分７０４と後半部分７０６の傾きが大きい。この波形は、同期用基準波形信号１１１ｃの同期タイミングが、受信信号１０７の同期タイミングの近くで、あまりずれていない場合に、同期の収束速度が速く、同期確立後の同期補足状態にも特に有効である。なお、同期の収束速度を速めるためには、本実施の形態で示した波形の傾きを急峻にする部分を区間７０３、７０４、７０６の幅を、図１２（ｄ）に示すように、インパルス幅Ｗの１／２以下、すなわち、Ｗ／２以下とすることが望ましい。

このように、本実施の形態にかかるインパルス受信装置は、同期用波形発生部内のランプ回路の時定数を経過時間に応じて変更し、同期用基準波形信号の傾きに変化をつけるよう制御することで、同期の検出感度を高めることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置について説明する。本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置は、同期確立後に受信波形に基づく精度の良い同期タイミング信号を発生し、消費電力を削減するとともに安定して同期保持することを目的とする。

本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。図１３は、実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の構成図である。図１３において、インパルス無線受信装置２００は、図１に示したインパルス無線受信装置１００とほぼ同じ構成をしているが、復調信号１２１のパルスタイミングを示す復調パルス信号６０３を検出する積分器６０１と、同期タイミング信号発生部１１６への入力信号を、相関検出部１１４の生成する位相差信号１１５から復調パルス信号６０３へ、モード制御信号６０５に応じて切り替える信号切替部６０２と、検波部１０８と第１のミキサ１１２と相関検出部１１４と同期用波形発生部１１０への電源供給をモード制御信号６０５に応じて遮断する同期回路部６０４とをさらに備える構成としている。また、復調部１２２は、復調信号１２１から復調データ１２３に復調するとともに、さらに受信同期の状態を示すモード制御信号６０５を生成して同期回路部６０４と信号切替部６０２とにそれぞれ出力するようにしている点が異なっている。

次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する。本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置２００は、実施の形態１に示したインパルス無線受信装置１００の動作とほぼ同じであるが、復調部１２２で受信同期を確立して同期を維持する状態になった場合に、同期タイミング信号発生部１１６への入力信号を位相差信号１１５から復調パルス信号６０３に切替え、同時に、同期回路部６０４内への電源を遮断するよう動作する点が異なっている。図１４は、本実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図である。図１４において、インパルス無線受信装置２００は、同期が確立し、復調部１２２はモード制御信号６０５を同期回路部６０４と信号切替部６０２に出力し、同期回路部６０４は内部への電源を遮断し、信号切替部６０２は同期タイミング信号発生部１１６への出力信号を復調パルス信号６０３に切り替えている。

このような構成とすることによって、本実施の形態では、インパルス無線受信装置が、同期を確立した後は、同期回路部の電源を遮断して消費電力を低減するとともに、受信波形に基づく精度の良い同期タイミング信号に切替え、安定した同期保持動作することができる。

本発明にかかるインパルス無線受信装置は、ＵＷＢ等のインパルスによる無線通信機器等に適している。

本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる検波部の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる検波部の動作を説明する図 本発明の実施の形態１にかかる検波部の別の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる同期用波形発生部の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる同期用波形発生部の動作を説明する図 本発明の実施の形態１にかかる相関検出部の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線受信装置の同期動作を説明する図 本発明の実施の形態１にかかる相関検出部の別の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる同期タイミング信号発生部の動作を説明する図 本発明の実施の形態２にかかる同期用波形発生部の構成を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２にかかる同期用基準波形信号の波形を示す図（ｂ）本発明の実施の形態２にかかる同期用基準波形信号の波形を示す図（ｃ）本発明の実施の形態２にかかる同期用基準波形信号の波形を示す図（ｄ）インパルス幅を説明する図 本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図 本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図 従来のインパルス無線受信装置の構成を示す図

符号の説明

１００，２００ インパルス無線受信装置
１０４ 無線信号
１０５ 受信アンテナ
１０６ 増幅部
１０７ 受信信号
１０８，１０８ｂ 検波部
１０９，４０８ 検波信号
１１０，１１０ｂ 同期用波形発生部
１１１，１１１ｂ，１１１ｃ 同期用基準波形信号
１１２ 第１のミキサ
１１３ 相関信号
１１４，１１４ｂ 相関検出部
１１５ 位相差信号
１１６ 同期タイミング信号発生部
１１７ 同期タイミング信号
１１８ 受信用波形発生部
１１９ 受信用基準波形信号
１２０ 第２のミキサ
１２１ 復調信号
１２２ 復調部
１２３ 復調データ
５０１ 第１の検出保持部
５０２ 第２の検出保持部
５０３ 比較部
５０４ 第１のサンプルホールド値
５０５ 第２のサンプルホールド値
５０６ 第３の検出保持部
６０１ 積分器
６０２ 信号切替部
６０３ 復調パルス信号
６０４ 同期回路部
６０５ モード制御信号

Claims (10)

1. 受信信号を包絡線検波して検波信号を生成する検波部と、
   前記受信信号に相似する受信用基準波形信号を外部制御信号のパルスタイミングに同期して発生する受信用波形発生部と、
   信号周期の開始点から終了点まで値が非負で、かつ、単調に増加する包絡線波形を有する同期用基準波形信号を、前記外部制御信号のパルスタイミングに同期して発生する同期用波形発生部と、
   前記検波信号と前記同期用基準波形信号とを混合し、相関信号を生成する第１のミキサと、
   前記相関信号を入力し、前記外部制御信号のパルスタイミングに同期して、前記相関信号の変化の度合いを示す位相差信号を生成する相関検出部と、
   前記位相差信号に応じて、前記受信信号との位相のずれを少なくするように位相を調整した同期タイミング信号を発生し、前記受信用波形発生部と前記同期用波形発生部と前記相関検出部とに対する前記外部制御信号として出力する同期タイミング信号発生部と、
   前記受信信号と前記受信用基準波形信号を混合し、復調信号を生成する第２のミキサと、
   前記復調信号から復調データに復調する復調部と、
   を備えるインパルス無線受信装置。
2. 前記同期用波形発生部の発生する前記同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点から終了点までの全区間が、ほぼ一定の割合で単調に増加する波形である
   請求項１記載のインパルス無線受信装置。
3. 前記同期用波形発生部は、発生する前記同期用基準波形信号の周期を前記受信信号のｎ倍（ｎは整数）とし、かつ、前記外部制御信号のｎ回毎のパルスタイミングに同期して発生する
   請求項１記載のインパルス無線受信装置。
4. 前記復調部は、さらに入力される前記復調信号の復調誤り率データを生成し、
   前記同期用波形発生部は、前記復調部の生成する前記復調誤り率データが、あらかじめ定められた制限値を超えた場合に、前記同期用基準波形信号の周期を、前記受信信号のｍ倍（ｍは２以上の整数）の波形に切り替える
   請求項１記載のインパルス無線受信装置。
5. 前記相関検出部は、入力される前記相関信号のピーク値を検知し、第１のサンプルホールド値として保持する第１の検出保持部と、
   前記第１のサンプルホールド値を入力し、第２のサンプルホールド値として保持する第２の検出保持部と、
   第２のサンプルホールド値に対する第１のサンプルホールド値の差を出力する比較部とを備え、
   前記外部制御信号のパルスタイミング毎に、前記相関信号の増減値を示す前記位相差信号を生成する
   請求項１記載のインパルス無線受信装置。
6. 前記相関検出部は、入力される前記相関信号のピーク値を検知して、前記ピーク値の絶対値を保持し、前記外部制御信号のパルスタイミング毎に、前記相関信号の最大値を示す前記位相差信号を生成し、
   前記同期タイミング信号発生部は、前記同期用基準波形信号の波高値に対する、前記位相差信号の値の比率と前記受信信号の周期とから、同期のずれを調整する時間調整量を求め、前記時間調整量に応じて、前記同期タイミング信号の位相を変更して発生する
   請求項２記載のインパルス無線受信装置。
7. 前記同期用波形発生部の発生する前記同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点と終了点のいずれか一方の近傍区間が、それぞれ他の残りの区間に比べて、急峻な傾きを有する波形である
   請求項２記載のインパルス無線受信装置。
8. 前記同期用波形発生部の発生する前記同期用基準波形信号は、さらに信号周期の開始点と終了点の近傍区間とがともに、信号周期の中央部の残りの区間に比べて、急峻な傾きを有する波形である
   請求項２記載のインパルス無線受信装置。
9. 前記同期用基準波形信号の波形における急峻な傾きを持つ前記近傍区間の幅が、いずれも前記受信信号のパルス幅の１／２以下である
   請求項７または請求項８記載のインパルス無線受信装置。
10. 前記復調信号のパルスタイミングを示す復調パルス信号を検出する積分器と、
    前記同期タイミング信号発生部への入力信号を、外部モード信号に応じて、前記相関検出部の生成する前記位相差信号から前記復調パルス信号へ切り替える信号切替部と、
    前記同期用波形発生部と前記検波部と前記第１のミキサと前記相関検出部とへの電源供給を、前記外部モード信号に応じて遮断する同期回路部をさらに備え、
    前記復調部は、前記復調信号から前記復調データに復調するとともに、さらに受信同期の状態を示すモード制御信号を生成して、前記信号切替部と前記同期回路部とにそれぞれ前記外部モード信号として入力する
    請求項１記載のインパルス無線受信装置。
    
    

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