JP2008066880A - パルス受信装置および同期タイミング推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インパルス無線信号を包絡線検波により復調する場合に、最適なサンプリングタイミングを推定すること。
【解決手段】ピークタイミング推定部２１４２は、タイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙを用いて、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜≧｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち上がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定し、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜＜｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち下がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定する。さらに、ピークタイミング推定部２１４２は、マルチパス歪みのないエッジの包絡線信号と各閾値との交点のタイミングとピークタイミングとの時間的な対応関係と、マルチパス歪みがなく理想的な包絡線信号と各閾値との交点のタイミングおよびピークタイミングＴ_Ｐとの時間的な対応関係とは一致するとして、実際の包絡線信号のピーク点のピークタイミングＴ_Ｐを推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、特に、インパルス無線通信が適用されるシステムにおいてパルスの同期タイミングを推定するパルス受信装置および同期タイミング推定方法に関する。

インパルス無線（ＩＲ：Impulse Radio）通信方式は、持続時間の非常に短い無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）パルスを使用することによって、情報ビットを送信する。この場合、パルス幅は一般にナノ秒未満である。従って、ＩＲ信号のエネルギーを数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数帯域に拡散させることができる。この帯域幅は、現在の他の無線技術の帯域幅よりもずっと大きく、高データ速度の無線通信が可能である。平均パワースペクトル密度（ＰＳＤ：Power Spectrum Density）は、パルス繰り返し周波数とパルス振幅レベルとに依存するが、極めて小さいレベルにあり、例えば１ヘルツあたり１０^−１１ワットである。さらに、ＩＲ通信方式は、我々の日常生活における他の魅力的な用途として、例えば、ビデオ／音声の無線配信システム、位置標定／ナビゲーションアプリケーション、高データ速度のＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network：無線パーソナルエリアネットワーク）などを提供することができる。現在、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）システムおよびミリ波（ｍｍＷ）システムが、新しい有望な通信システムとして、ＩＲ通信方式を採用している。

ＩＲ通信方式では、接続時間が非常に短いため、ＩＲ信号の同期獲得が最も重要な課題となっている。従来、信号の同期獲得は、信号を取得し、信号を追従するという２つの動作ステップが必要である。信号取得の際は、同期精度はパルス幅以内であればよく、粗い同期でよいが、送信装置と受信装置との間のリンクを迅速に確立する必要があるため、高速処理が要求される。一方、信号追従は、同期を正確に取る必要があり、一般に、同期精度はパルス幅の１／４未満であることが要求される。ＩＲ通信方式において、パルス幅は一般にナノ秒未満であるため、信号追従では、２５０ピコ秒未満の同期精度が要求される。この結果、受信装置における検出アルゴリズムの設計とハードウェアの実装の双方において、厳しい要件が課せられている。

さらに、無線チャネルを通じて送信されるＩＲ信号は、マルチパス干渉およびその他の広帯域ノイズの影響を受けて歪むことがある。マルチパス干渉は、送信される無線信号のエネルギーの一部が、発信源から送信信号が受信装置に到着する間に、建物や壁などの障害物によって反射されるために起こり、障害物が多いほど、多数の反射信号が生成される。反射信号には元の送信信号と同じ情報が含まれているものの、伝搬経路の長さが異なるため、反射信号と元の送信信号のタイミングや位相がずれ、多くの場合、マルチパス干渉によって、受信装置に到着する信号形状が歪んでしまう。すなわち、マルチパス干渉による歪みと広帯域ノイズによる歪みとが混在している中で、信号追従の同期精度を維持する必要がある。

ＩＲ通信方式における同期獲得の方法として、パルスベースのローカルテンプレートを使用する相関受信器に基づいた方法が多く使用されている。同期獲得では、同期速度および同期精度を高めるため、複数の相関器を使用する場合がある。例えば、特許文献１には、３つの同期相関器を使用するＤＬＬ（Delay Lock Loop）同期システムが開示されている。ＤＬＬ同期システムにおいては、受信信号は、時間遅延の異なる３つの同期相関器（「前相関器」、「オンタイム相関器」、「後相関器」と称されている）に分割される。これら３つの同期相関器は、同一のパルスベースのローカルテンプレートに、時間遅延が異なる３つの受信信号のコピーを乗算し、３つの同期相関器の出力を比較することによって同期獲得を達成することができる。この信号追従アルゴリズムの詳細は、特許文献２および特許文献３に記載されている。特許文献２および特許文献３に開示されている信号追従アルゴリズムは、ＩＲシステムの相関受信器に使用されている。

ところで、ＩＲ通信方式にＯＯＫ（On Off Keying）変調を使用する場合、ＩＲ受信器は、包絡線検波器を使用することで、相関処理を行うことなくデータ検出を行うことができる。包絡線検波器は、相関検出器に比べハードウェア実装が非常に簡単である。さらに、相関受信器においては、パルスベースのローカルテンプレートが不安定であるとき、あるいはパルスベースのローカルテンプレートと受信パルス信号との間に位相差があるときには、受信器における検出パフォーマンスが低下するという問題がある。これに対し、包絡線検波器は、パルスベースのローカルテンプレートを必要としないため、このような問題が生じない。以下、包絡線検波方法について説明する。

図８に、ＩＲ通信方式においてＯＯＫ変調を施した場合の模範的なパルス列を示す。図８に示すパルス列は、情報ビット列が「１ ０ １ １」の場合の例である。ＯＯＫ変調は、単純なバイナリ変調方式で、入力ビットが「１」のときに送信装置はパルスを送信し、入力ビットがゼロ（「０」）のときには送信装置は何も送信しない。従って、図８に示すように、情報ビット列「１ ０ １ １」の場合には、３つのパルス４０２，４０４，４０６が送信される。各パルスのパルス幅は一定値ΔＷであり、各パルスは、フレーム幅を所定の幅Ｔｂとするビットフレームに位置する。なお、パスル形状は、任意の形状にすることができる。ここでは、パルス形状が二乗余弦パルスの場合を例に説明する。このようにして送信されたＯＯＫパルス列は、所定の閾値Ｔｈとの比較による単純な包絡線検波方法を使用して情報ビットを復調することができる。なお、ＯＯＫ変調に限らず、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調方式やＰＰＭ（Pulse Position Modulation：パルス位置変調）方式など他の変調方式においても、単純な包絡線検波方法を使用して情報ビットを復調することができる。

包絡線検波方法において、フレームあたり一回、つまり、各パルスピークのタイミングにおいてパルス列をサンプリングする方法が提案されている。これにより、サンプリング周波数を低くすることができるため、ハードウェアの実装を単純にすることができる。例えば、図８においては、パルス４０４のピークタイミングのＳＴ３のタイミングでピーク値４１４がサンプリングされている。サンプリングされた値が閾値Ｔｈ以上の場合（例えば、図８においてはＳＴ１，３，４の場合）、パルスが検出され、情報ビットとして「１」が復調される。サンプリングされた値が閾値Ｔｈより小さい場合（例えば、図８においてはＳＴ２の場合）、パルスは検出されず、情報ビットとして「０」が復調される。すなわち、包絡線検波方法における同期獲得は、各フレーム内のパルスのピークタイミングにサンプリングタイミングを維持することであり、このことは、最終的な検出パフォーマンスにとって重要となる。図８からわかるように、ＳＴ３のサンプリングタイミングがパルスのピーク値４１４から外れＳＴ３ａに遅延すると、サンプリングされる振幅が閾値Ｔｈより小さくなり、これにより誤り検出が生じることになる。なお、閾値Ｔｈのレベルは、最適な閾値検出が行えるように、チャネルのノイズレベルの測定値に基づいて調整するようにされている。

上述したように、同期獲得において重要となる機能は、受信信号の包絡線のピーク点のタイミングを、サンプリングタイミングとして、閾値検出部に提供することである。低いサンプリング周波数を使用してサンプリングする場合、サンプリングタイミングは、図８に示すように各パルスのピーク点に一致している必要がある。そして、各パルスのピーク点のタイミングＴ_Ｐを精度良く取得することが受信品質を維持する上で重要となる。

ピーク点のタイミングＴ_Ｐを取得する方法として、従来から、エッジを検出し、検出したエッジからタイミングＴ_Ｐを追従する方法が用いられている。図９を参照しながら、検出したエッジからタイミングＴ_Ｐを取得する従来の追従方法を説明する。従来の追従方法では、包絡線信号４０２の立ち上がりエッジが検出され、検出された立ち上がりエッジと閾値Ｔｈとが交わる点Ａが検出され、点ＡのタイミングＴ_Ａが記録される。このとき、閾値はあらかじめ所定の閾値Ｔｈに設定されているため、点Ａと点Ｐとの間の時間差ΔＴは既知である。すなわち、包絡線信号４０２のピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐは、式（１）より推定することができる。
Ｔ_Ｐ＝Ｔ_Ａ＋ΔＴ …（１）
したがって、上式（１）から算出したＴｐをサンプリングタイミングに用いることで、包絡線信号４０２をピーク点Ｐでサンプリングすることができる。

図１０に、従来の同期タイミング推定方法を用いて同期タイミングを推定する同期部５００の要部構成を示す。図１０に示す同期部５００は、立ち上がりエッジ検出部５２０と、遅延部５３０とを備え、同期部５００は、包絡線検波部５１０の後段に設けられている。包絡線検波部５１０は、受信信号に対し包絡線検波を施し、包絡線検波後の包絡線信号５１２を立ち上がりエッジ検出部５２０へ出力する。立ち上がりエッジ検出部５２０には、予め所定の閾値Ｔｈが設定されていて、包絡線信号５１２が閾値Ｔｈ以上となるタイミングを検出し、検出したタイミング５２２を、遅延部５３０へ出力する。遅延部５３０は、タイミング５２２を所定の値ΔＴだけ遅延し、同期タイミング５３２とする。

ところで、図９に示す包絡線信号４０２のパルス形状は、ノイズ歪みがない理想的な形状で、伝搬路がノイズレスの場合の形状である。しかしながら、伝搬路にノイズが存在する場合、受信信号から検出される包絡線信号の形状は、包絡線信号４０２のような理想的な形状とはならず、一般に、ノイズによってパルス幅ΔＷ’に増大する（ΔＷ’＞ΔＷ）。さらに、マルチパス伝搬路を経由する場合には、複数の反射信号によってもパルス形状は歪むことになる。

図１１に、ノイズが存在する伝搬路を経由した受信信号に対し、包絡線検波を施し得られた包絡線信号６０２のパルス形状を示す。図１１に示すように、包絡線信号６０２のピーク点は、理想的な包絡線信号４０２のピーク点Ｐと同じであるが、パルス幅がΔＷ’に広がる。そして、包絡線信号４０２のエッジ検出に用いた閾値Ｔｈを使用して、包絡線信号６０２のエッジを検出し、さらに、閾値Ｔｈと包絡線信号６０２とが交わる点を検出すると、閾値Ｔｈと包絡線信号４０２とが交わる点Ａとは異なる点Ｂが、閾値Ｔｈと包絡線信号４０２とが交わる点として検出される。したがって、式（１）を使用して、ピーク点のタイミングＴ_Ｐを推定すると、点Ｐの左側の点Ｐ１のタイミングが、タイミングＴ_Ｐと誤って推定されてしまうことになる。

このような推定誤りを回避する方法として、閾値とパルスの立ち上がりエッジとの交点と、立ち下がりエッジとの交点とを検出し、これらの交点のタイミングからピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定する方法が提案されている。以下、図１２を参照しながら説明する。図１２において、包絡線信号４０２は、ノイズのない伝搬路を経由して受信された理想的なパルス形状を示し、包絡線信号７０２は、ノイズの存在する伝搬路を経由して受信された実際のパルス形状の一例を示している。包絡線信号４０２に対しては、エッジ検出部５２０によって、パルス４０２の立ち上がりエッジと閾値Ｔｈとの交点ＡのタイミングＴ_Ａと、立ち下がりエッジと閾値Ｔｈとの交点ＣのタイミングＴ_Ｃとが検出される。

一方、包絡線信号７０２に対しては、エッジ検出部５２０によって、包絡線信号７０２の立ち上がりエッジと閾値Ｔｈとの交点ＢのタイミングＴ_Ｂと、立ち下がりエッジと閾値Ｔｈとの交点ＤのタイミングＴ_Ｄとが検出される。図１２からわかるように、立ち上がりエッジと閾値Ｔｈとの交点Ａと交点Ｂとのタイミングは異なり、立ち下がりエッジと閾値Ｔｈとの交点Ｃと交点Ｄとのタイミングは異なるが、ピーク点は共通で、交点Ａと交点Ｃとの中央に位置するとともに、交点Ｂと交点Ｄとの中央に位置する。つまり、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐは、式（２）から推定することができる。
Ｔ_Ｐ＝（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｃ）／２＝（Ｔ_Ｂ＋Ｔ_Ｄ）／２ …（２）

図１３に、式（２）を用いて同期タイミング推定を行う同期部８００の要部構成を示す。図１３に示す同期部８００は、立ち上がりエッジ検出部８２０−１と、立ち下がりエッジ検出部８２０−２と、ピークタイミング推定部８３０とを備え、同期部８００は、包絡線検波部８１０の後段に設けられている。

包絡線検波部８１０は、受信信号に対し包絡線検波を施し、包絡線検波後の包絡線信号８１２を立ち上がりエッジ検出部８２０−１および立ち下がりエッジ検出部８２０−２へ出力する。立ち上がりエッジ検出部８２０−１は、包絡線信号８１２が予め設定されている所定の閾値Ｔｈ以上となるタイミングＴ_Ｂを検出し、検出したタイミングＴ_Ｂを、ピークタイミング推定部８３０へ出力する。また、立ち上がりエッジ検出部８２０−１は、包絡線信号８１２が閾値Ｔｈ以上となると、立ち下がりエッジ検出部８２０−２に起動信号８２４を出力する。立ち下がりエッジ検出部８２０−２は、立ち上がりエッジ検出部８２０−１から起動信号８２４が出力されると、包絡線信号８１２が予め設定されている所定の閾値Ｔｈ以下となるタイミングＴ_Ｄを検出し、検出したタイミングＴ_Ｄを、ピークタイミング推定部８３０へ出力する。ピークタイミング推定部８３０は、タイミングＴ_ＢおよびタイミングＴ_Ｄの結果を式（２）に代入して、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定する。

このように、ノイズの影響を受けて、パルスの立ち上がりエッジと閾値との交点とパルスの立ち下がりエッジと閾値との交点とが、ピーク点に対して対称となるようにパルス幅が広がった場合には、式（２）を用いてピーク点のタイミングを推定することができる。
国際公開第０１／９３４４１号明細書 米国特許出願第２００３／００６７９６３号明細書 米国特許出願第２００５／０１７５０７６号明細書

しかしながら、受信信号のパルス形状がマルチパス干渉によって歪む（以下「マルチパス歪み」という）場合には、上述した方法によって、ピーク点のタイミングを正確に推定することが難しい。図１４に、マルチパス伝搬路を経由して歪んだパルス９０２を示す。なお、同図において、破線で示したパルス４０２は、送信パルスの理想的な形状である。

図１４に示す包絡線信号９０２の立ち上がりエッジと閾値Ｔｈとの交点Ｂと、包絡線信号９０２の立ち下がりエッジと閾値Ｔｈとの交点Ｄとは、ピーク点Ｐに対して対称的でない。したがって、上式（２）を用いてピーク点のタイミングを推定すると、点Ｐ２のタイミングがピーク点のタイミングとして誤って推定されてしまう。また、上式（１）を用いると、点Ｐ１のタイミングがピーク点のタイミングとして誤って推定されてしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、インパルス無線信号を包絡線検波により復調する場合に、最適なサンプリングタイミングを推定することができる受信装置および同期タイミング推定方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、受信したパルス信号の包絡線を検波することにより包絡線信号を得る包絡線検波手段と、前記包絡線信号と第１の閾値とが交わる第１のタイミングを検出する第１の閾値判定手段と、前記包絡線信号と第２の閾値とが交わる第２のタイミングを検出する第２の閾値判定手段と、前記包絡線信号の立ち上がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差と、前記包絡線信号の立ち下がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差とを比較して、前記立ち上がりエッジまたは前記立ち下がりエッジのうち、前記時間差が小さいエッジを選択する選択手段と、選択されたエッジに対する前記第１および第２のタイミングを用いて、前記包絡線信号が最大となるピークタイミングを推定するピークタイミング推定手段と、前記ピークタイミングで前記包絡線信号をサンプリングして、バイナリーデータを復号する復号手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ノイズやマルチパスの影響を受けて包絡線信号が歪んだ場合においても、包絡線信号と第１および第２の閾値とが交わる第１および第２のタイミングとを用いてマルチパス歪みが小さいエッジを選択することができ、また、選択したエッジに対する第１および第２のタイミングを用いて、比較的単純な計算によって、当該包絡線信号のピークタイミングを推定することができるため、サンプリング周波数が低い場合にも、適切なサンプリングを行うことができるようになる。

本発明によれば、インパルス無線信号を包絡線検波により復調する場合に、適切なサンプリングタイミングを推定することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係るパルス送信装置１０００の要部構成を示す。図１に示すパルス送信装置１０００は、チャネル符号部１０４０と、インターリーバ１０６０と、ＩＲ変調部１０８０と、パルス生成部１１００と、発振器１１２０と、タイミング発生部１１４０と、フィルタ１１６０と、送信アンテナ１１８０とを備えている。バイナリデータストリーム１０２０は、入力メッセージを表している。入力メッセージは、テキスト、映像、画像、音声などのうちのいずれか、またはこれらの組合せを含んでいる。チャネル符号部１０４０は、バイナリデータストリーム１０２０に対し、誤り訂正符号化処理を施す。誤り訂正符号としては、例えばブロック符号や畳み込み符号など、あらゆる種類の前方誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Collection）符号を使用することができる。チャネル符号部１０４０は、誤り訂正符号化後のバイナリデータストリームを、インターリーバ１０６０へ出力する。

インターリーバ１０６０は、符号ワード内のバーストエラーが受信装置において独立して現れるように、符号化されたビットを拡散する目的で、誤り訂正符号化後のバイナリデータストリームをインターリーブし、インターリーブ後のバイナリビットをＩＲ変調部１０８０へ出力する。なお、インターリーバ１０６０は必須ではなく、省略することも可能である。

ＩＲ変調部１０８０は、インターリーブ後のバイナリビットを、ＯＯＫ、ＢＰＳＫ、ＰＰＭ、またはその他のＩＲ変調方式を用いて変調し、ＩＲ変調後のＩＲ信号をパルス生成部１１００へ出力する。

パルス生成部１１００は、所定のパルス形状（例えば、正弦波モノパルス、ガウシアンモノパルス、ガウシアン微分モノパルス（Gaussian derivative mono pulse）など）に基づいて、ＩＲ信号からＩＲパルス信号を生成する。

発振器１１２０は、ＩＲパルス信号を所定の周波数帯域までシフトさせる。なお、発振器１１２０は必須でなく、省略することが可能である。

タイミング発生部１１４０は、ＩＲパルス信号のタイミングをランダム化する。例えば、タイミング発生部１１４０は、変調されたパルスの時間遅延を、疑似雑音符号に従ってタイムホッピングしながら前方または後方に調整する。これにより、周波数領域において、なめらかなパワースペクトル密度（ＰＳＤ：Power Spectrum Density）を得ることができる。なお、タイミング発生部１１４０は必須ではなく、省略することが可能である。

フィルタ１１６０は、ＩＲパルス信号に帯域制限を施し、送信アンテナ１１８０は、帯域制限後のＩＲパルス信号を放射する。フィルタ１１６０は、低域フィルタ（ＬＰＦ）、帯域フィルタ（ＢＰＦ）、または異なるフィルタの組合せとすることができる。なお、フィルタ１１６０は必須ではなく、省略することが可能である。

図２に、本実施の形態に係るパルス受信装置２０００の要部構成を示す。図２に示すパルス受信装置２０００は、受信アンテナ２０２０と、フィルタ２０４０と、ＡＧＣ（Auto Gain Control：自動利得制御部）２０６０と、包絡線検出部２０８０と、クロック信号発生部２１００と、タイミング発生部２１２０と、同期部２１４０と、閾値検出部２１６０と、ＩＲ復調部２１８０と、デインターリーバ２２００と、チャネル復号部２２２０とを備えている。

フィルタ２０４０は、受信アンテナ２０２０を介して受信されたＩＲパルス信号に含まれる不要な周波数帯域におけるノイズやその他の干渉信号を取り除く。

ＡＧＣ２０６０は、チャネルの特定の測定値（例えば、チャネルの信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）の測定値）に基づいて、適応的に受信したＩＲパルス信号の利得を制御する。

包絡線検出部２０８０は、受信したＩＲパルス信号に対して包絡線検波を施し、検波後の包絡線信号２０９０を閾値検出部２１６０に出力するとともに、同期部２１４０へ出力する。

クロック信号発生部２１００は、パルス繰り返しレートがＩＲパルス信号の所定のフレームレートに等しい方形パルス列のクロック信号２１１０を同期部２１４０に出力する。

タイミング発生部２１２０は、パルス送信装置１０００のタイミング発生部１１４０によって、送信タイミングがランダム化されている場合に、同期部２１４０のタイミングを調整する。

同期部２１４０は、包絡線信号２０９０のピークのピークタイミングを推定し、ピークタイミングに同期したタイミング信号２１５０を閾値検出部２１６０に出力する。なお、同期部２１４０の詳細な動作については、後述する。

閾値検出部２１６０は、包絡線信号２０９０に対して、タイミング信号２１５０のタイミングで閾値検出を行い、得られたサンプリング値２１７０をＩＲ復調部２１８０へ出力する。閾値検出の方法については後に詳述する。

ＩＲ復調部２１８０は、サンプリング値２１７０をバイナリビットに復調し、デインターリーバ２２００へ出力する。

デインターリーバ２２００は、バイナリビットに対しデインターリーブを施し、デインターリーブ後のバイナリビットをチャネル復号部２２２０へ出力する。

チャネル復号部２２２０は、デインターリーブ後のバイナリビットに対し復号化処理を施し、バイナリデータストリーム２２４０を得る。

図３に、同期部２１４０の要部構成例を示す。図３に示す同期部２１４０は、エッジ検出部２１４０−１，２１４０−２，２１４０−３，２１４０−４と、ピークタイミング推定部２１４２とを備えている。以下では、同期部２１４０によるピークタイミング検出の動作について、図４に示す包絡線信号の形状を参照しながら説明する。図４は、マルチパスチャネルを経由したＩＲパルス信号の包絡線信号の形状の代表例を示している。

エッジ検出部２１４０−１は、予め設定された閾値Ｔｈ１と包絡線信号２０９０とを比較し、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ１以上（点Ｍ）となるタイミングＴ_Ｍを検出し、検出した点ＭのタイミングＴ_Ｍをピークタイミング推定部２１４２へ出力するとともに、起動信号２１４１−１をエッジ検出部２１４０−２へ出力する。

エッジ検出部２１４０−２は、他方のエッジ検出部２１４０−１から起動信号２１４１−１が出力されると、予め設定された閾値Ｔｈ１と包絡線信号２０９０とを比較し、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ１以下（点Ｎ）となるタイミングＴ_Ｎを検出し、検出したタイミングＴ_Ｎをピークタイミング推定部２１４２へ出力する。

同様に、エッジ検出部２１４０−３は、予め設定された閾値Ｔｈ２と包絡線信号２０９０とを比較し、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ２以上（点Ｘ）となるタイミングＴ_Ｘを検出し、検出した点Ｘのタイミングをピークタイミング推定部２１４２へ出力するとともに、起動信号２１４１−２をエッジ検出部２１４０−４へ出力する。

エッジ検出部２１４０−４は、他方のエッジ検出部２１４０−３から起動信号２１４１−２が出力されると、予め設定された閾値Ｔｈ２と包絡線信号２０９０とを比較し、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ２以下（点Ｙ）となるタイミングＴ_Ｙを検出し、検出したタイミングＴ_Ｙをピークタイミング推定部２１４２へ出力する。

ピークタイミング推定部２１４２は、エッジ検出部２１４０−１，２１４０−２，２１４０−３，２１４０−４によって検出されたタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙを用いて、包絡線信号２０９０のピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを算出する。具体的には、ピークタイミング推定部２１４２は、始めに立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジから、マルチパス歪みのないエッジを選択し、選択したエッジの包絡線信号と各閾値との交点のタイミングから、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定する。

マルチパス歪みのないエッジの選択は、次のようにして行う。すなわち、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜≧｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち上がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定する。また、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜＜｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち下がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定する。

さらに、ピークタイミング推定部２１４２は、マルチパス歪みのないエッジの包絡線信号と２つの閾値との交点のタイミングから式（３）または式（４）を用いて、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを算出する。
Ｔ_Ｐ＝（１＋Ｒ_ＴＨ）／Ｒ_ＴＨ×Ｔ_Ｘ−１／Ｒ_ＴＨ×Ｔ_Ｍ …（３）
Ｔ_Ｐ＝（１＋Ｒ_ＴＨ）／Ｒ_ＴＨ×Ｔ_Ｙ−１／Ｒ_ＴＨ×Ｔ_Ｎ …（４）
ここで、閾値比Ｒ_ＴＨは、ノイズやマルチパスの影響がない理想的な受信パルス形状から予め算出された値で、式（５）から算出される。
Ｒ_ＴＨ＝｜Ｔ_Ｅ−Ｔ_Ａ｜／｜Ｔ_Ｐ−Ｔ_Ｅ｜ …（５）

図５を用いて閾値比Ｒ_ＴＨの算出方法について説明する。図５に点線で示された包絡線信号４０２は、ノイズやマルチパスの影響を受けていない理想的なパルスを示している。点Ａは、閾値Ｔｈ１と包絡線信号４０２の交点で、点Ｅは、閾値Ｔｈ２と包絡線信号４０２との交点である。例えば、閾値比Ｒ_ＴＨを１に設定した場合、交点Ｅは、点Ａとピーク点Ｐのちょうど中央に位置する。理想的な包絡線信号４０２は所定の形状であるため、設定したい閾値比Ｒ_ＴＨに応じて、閾値Ｔｈ２の値を決めることができる。例えば、ピーク点の振幅がΔＡで、包絡線信号４０２が［ｃｏｓ（２πｆｔ）＋１］ΔＡ／２のように二乗余弦関数として与えられる場合、Ｔｈ１の値をΔＡ／２に設定し、Ｔｈ２の値を［ｃｏｓ（π／４）＋１］ΔＡ／２に設定すると、Ｔｈ２による交点Ｅは、ピーク点ＰとＴｈ１による交点Ａのちょうど中央に位置するようになる。

ノイズやマルチパスの影響を受けず理想的な包絡線信号４０２と閾値Ｔｈ１との交点Ａと、ノイズやマルチパスの影響を受けて歪んだ包絡線信号４０４と閾値Ｔｈ１との交点Ｍとは異なるが、閾値Ｔｈ２との交点Ｘは、交点Ｍとピーク点Ｐとの間に位置しており、この場合の閾値比Ｒ_ＴＨは、理想的な包絡線信号４０２の場合とほぼ同じとなると考えられる。したがって、ノイズやマルチパスの影響を受けて歪んだ包絡線信号４０４に対して、式（３），式（４），式（５）を用いて、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定することができる。

次いで、上記のように構成されたパルス受信装置２０００による同期タイミング推定方法について説明する。

まず、パルス送信装置１０００から、バイナリデータストリーム１０２０に対しチャネル符号部１０４０によって誤り訂正符号化処理が施され、インターリーバ１０６０によって誤り訂正符号化後のバイナリデータストリームがインターリーブされる。そして、ＩＲ変調部１０８０によって、インターリーブ後のバイナリビットに対しＩＲ変調が施され、パルス生成部１１００によってＩＲパルス信号が生成され、ＩＲパルス信号は、フィルタ１１６０および送信アンテナ１１８０を経由して、パルス受信装置２０００へ送信される。

そして、パルス受信装置２０００の受信アンテナ２０２０を介して受信されたＩＲパルス信号は、フィルタ２０４０によって帯域制限が施され、ＡＧＣ２０６０によって利得が制御される。そして、包絡線検出部２０８０によって利得制御後のＩＲパルス信号に対し包絡線検波が施され、得られた包絡線信号２０９０は、同期部２１４０および閾値検出部２１６０へ出力される。

そして、同期部２１４０によって包絡線信号２０９０のピークのピークタイミングが推定され、ピークタイミングに同期したタイミング信号２１５０が閾値検出部２１６０に出力される。

ピークタイミングの推定方法について再度図４に示す包絡線信号の形状を参照しながら説明する。エッジ検出部２１４０−１によって、予め設定された閾値Ｔｈ１と包絡線信号２０９０とが比較され、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ１以上（点Ｍ）となるタイミングＴ_Ｍが検出される。点ＭのタイミングＴ_Ｍは、ピークタイミング推定部２１４２へ出力されるとともに、起動信号２１４１−１がエッジ検出部２１４０−１からエッジ検出部２１４０−２へ出力される。そして、起動信号２１４１−１がエッジ検出部２１４０−１からエッジ検出部２１４０−２へ出力されると、エッジ検出部２１４０−２によって、予め設定された閾値Ｔｈ１と包絡線信号２０９０とが比較され、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ１以下（点Ｎ）となるタイミングＴ_Ｎが検出される。検出されたタイミングＴ_Ｎはピークタイミング推定部２１４２へ出力される。

同様に、エッジ検出部２１４０−３によって、予め設定された閾値Ｔｈ２と包絡線信号２０９０とが比較され、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ２以上（点Ｘ）となるタイミングＴ_Ｘが検出される。検出された点Ｘのタイミングはピークタイミング推定部２１４２へ出力されるとともに、起動信号２１４１−２がエッジ検出部２１４０−３からエッジ検出部２１４０−４へ出力される。

そして、起動信号２１４１−２が出力されると、エッジ検出部２１４０−４によって、予め設定された閾値Ｔｈ２と包絡線信号２０９０とが比較され、包絡線信号２０９０が閾値レベルＴｈ２以下（点Ｙ）となるタイミングＴ_Ｙが検出される。検出したタイミングＴ_Ｙはピークタイミング推定部２１４２へ出力される。

そして、ピークタイミング推定部２１４２によって、エッジ検出部２１４０−１，２１４０−２，２１４０−３，２１４０−４によって検出されたタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙが用いられて、包絡線信号２０９０のピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐが算出される。具体的には、ピークタイミング推定部２１４２によって、始めに立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジを用いて、マルチパス歪みのないエッジが検出される。

すなわち、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜≧｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち上がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定される。また、｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜＜｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜の場合には、立ち下がりはマルチパス歪みのないエッジであると判定される。

そして、次に、歪んでいないエッジの包絡線信号と各閾値との交点のタイミングを用いて、式（３），式（４），式（５）が用いられてピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐが算出される。

すなわち、図４に示すように、ノイズやマルチパスの影響を受けず理想的な包絡線信号４０２と閾値Ｔｈ１との交点Ａと、ノイズやマルチパスの影響を受けて歪んだ包絡線信号４０４と閾値Ｔｈ１との交点Ｍとは異なるが、閾値Ｔｈ２との交点Ｘは、交点Ｍとピーク点Ｐとの間に位置しており、この場合の閾値比Ｒ_ＴＨは、理想的な包絡線信号４０２の場合とほぼ同じとなると考えられるとして、ノイズやマルチパスの影響を受けて歪んだ包絡線信号４０４に対して、式（３），式（４），式（５）を用いて、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定するようにした。

そして、タイミングＴ_Ｐに同期したタイミング信号２１５０が閾値検出部２１６０へ出力され、閾値検出部２１６０によって包絡線信号２０９０に対してタイミング信号２１５０のタイミングで閾値検出が行なわれ、得られたサンプリング値２１７０がＩＲ復調部２１８０へ出力される。

そして、ＩＲ復調部２１８０によってサンプリング値２１７０がバイナリビットに復調後、デインターリーバ２２００へ出力され、デインターリーバ２２００によって、バイナリビットに対しデインターリーブが施され、デインターリーブ後のバイナリビットがチャネル復号部２２２０へ出力され、チャネル復号部２２２０によって、デインターリーブ後のバイナリビットに対し復号化処理が施されて、バイナリデータストリーム２２４０が取得される。

以上のように、本実施の形態によれば、受信したＩＲパルス信号の包絡線信号が２つの閾値と交わる交点のタイミングを用いて、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジからマルチパス歪みのないエッジを選択し、マルチパス歪みのないエッジの包絡線信号と各閾値との交点のタイミングとピークタイミングとの時間的な対応関係と、マルチパス歪みがなく理想的な包絡線信号と各閾値との交点のタイミングおよびピークタイミングＴ_Ｐとの時間的な対応関係とは一致するとして、実際の包絡線信号のピーク点のピークタイミングＴ_Ｐを推定するようにしたので、マルチパス干渉を受け、受信したＩＲパルス信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとが非対称に歪んだ場合にも、最適なピーク点のピークタイミングを推定することができ、この結果、低いサンプリング周波数を用いた場合にも、受信品質の劣化を防止することができる。

なお、本実施の形態において、複数のＩＲパルス信号に対する包絡線信号のピーク点のタイミングを推定し、推定したピーク点のタイミングの平均値を最終的なピーク点のタイミングとするようにしてもよい。平均値を用いることで、同期タイミング推定の精度を高めることができる。さらに、ピーク点のタイミングでサンプリングしたサンプリング値を平均して、ピーク点におけるサンプリング値を求めるようにしてもよい。受信したＩＲパルス信号がノイズやマルチパル干渉の影響を受けて歪んだ場合においても、サンプリング値の精度を向上させることができる。ピーク点のタイミングの平均処理と、サンプリング値の平均処理は、いずれも連続的または周期的に行うことができる。周期的に行う場合、スリープモードから周期的に平均処理を行うようにすると、処理負荷を小さくすることができる。

また、上述した同期部２１４０では、２つの閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を用いる場合について説明したが、可変可能な閾値Ｔｈを用い、閾値Ｔｈを２つの閾値Ｔｈ１とＴｈ２とに周期的に切り替えるようにしてもよい。例えば、タイミングインデックスが奇数の場合には、閾値Ｔｈに閾値Ｔｈ１を設定し、交点Ｍ，ＮのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎを検出するようにし、タイムインデックスが偶数の場合には、閾値Ｔｈに閾値Ｔｈ２を設定し、交点Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｘ，Ｔ_Ｙを検出するようにし、点Ｍ，Ｎ，Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙから、式（３），式（４），式（５）を用いて、ピーク点ＰのタイミングＴ_Ｐを推定するようにする。

このように、可変可能な閾値Ｔｈを使用し、閾値Ｔｈを切り替えて、交点のタイミングを算出するようにした場合には、推定時間が長くなり、タイミングインデックスが奇数の場合と、偶数の場合とで包絡線信号の形状が大きく変動する場合に、推定精度が劣化してしまう場合があるものの、ハードウェア実装を単純化することができるようになる。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係るパルス受信装置２０００の要部構成は、図２と同様であるため、その説明を省略する。

図６に、同期部２１４０の要部構成例を示す。なお、図６の同期部２１４０において、図３と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図６は、図３に対して、ピークタイミング推定部２１４２に代えて、ピークタイミング推定部２１４４を設け、歪み判定部２１４３を追加した構成を採る。

歪み判定部２１４３は、エッジ検出部２１４０−１，２１４０−２，２１４０−３，２１４０−４から出力される包絡線信号２０９０と各閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２との交点Ｍ，Ｎ，Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙを用いて、包絡線信号２０９０の歪み方を判定し、判定結果をピークタイミング推定部２１４４へ出力する。具体的には、歪み判定部２１４３は、式（６），式（７）を用いて、包絡線信号２０９０の歪み方を判定する。
｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｍ｜−ΔＴ_ＭＮ≦Ｉ …（６）
｜Ｔ_Ｎ−Ｔ_Ｙ｜−｜Ｔ_Ｘ−Ｔ_Ｍ｜≦Ｉ …（７）

式（６）において、ΔＴ_ＭＮは、ノイズがない伝搬路を経由した理想的な包絡線信号に対する交点Ｍと交点Ｎとの間のタイミング差を示す。また、Ｉは、同期タイミング推定方法の選択精度を制御するインデックス値で、Ｉ＝０の場合に、式（６）を満たす場合には、包絡線信号２０９０が理想的な包絡線信号４０２と一致することを示す。しかしながら、通常、包絡線信号２０９０が理想的な包絡線信号４０２と完全に一致するとは考えにくいので、ある程度のジッタやマージンを許容する目的で、許容するジッタやマージンに応じてインデックス値Ｉの値を設定する。

すなわち、タイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎが式（６）を満たす場合には、伝搬路にノイズがなく、または、ノイズが存在してもＳＮ比が高く、包絡線信号２０９０はほぼ理想的なパルス形状をしており、マルチパス歪みがないと判定される。

一方、タイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙが式（７）を満たす場合は、立ち下がりエッジの歪み方と、立ち下がりエッジの歪み方がほぼ等しいと判断することができる。

ピークタイミング推定部２１４４は、歪み判定部２１４３から出力される歪み判定結果に応じて、上述した従来の方法による同期タイミング推定方法と、実施の形態１に係る同期タイミング推定方法とを所定時間ごとに選択し、選択した同期タイミング推定方法を用いて、ピークタイミングを推定する。

具体的には、タイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎが式（６）を満たし、伝搬路にノイズがなく、または、ノイズが存在してもＳＮ比が高く、包絡線信号２０９０はほぼ理想的なパルス形状をしており、マルチパス歪みがないと判定された場合には、ピークタイミング推定部２１４４は、立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジと閾値Ｔｈ１が交わる交点のタイミングを用いて、式（１）からピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法を選択して、ピークタイミングを推定する。

一方、式（６）を満たさないが、式（７）を満たし、立ち下がりエッジの歪み方と、立ち下がりエッジの歪み方がほぼ等しいと判定された場合には、ピークタイミング推定部２１４４は、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの双方と閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２とが交わる交点のタイミングを用いて式（２）からピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法を選択して、ピークタイミングを推定する。

そして、式（６）および式（７）の双方を満たさず、ノイズに加え、マルチパスの影響を受けて受信信号の包絡線信号が歪んでいると判定された場合には、式（３），式（４），式（５）を用いてピーク点のタイミングを推定する実施の形態１に係る同期タイミング推定方法を選択し、ピークタイミングを推定する。

図７に、同期タイミング推定方法の選択動作におけるフロー図を示す。

始めに、同期タイミング推定方法を更新してからの経過時間が測定され、経過時間から同期タイミング推定方法の更新時か否かが判定される（Ｓ１０２）。そして、同期タイミング推定方法の更新時の場合には、包絡線信号と閾値Ｔｈ１が交わる交点Ｍ，ＮのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎと、包絡線信号と閾値Ｔｈ２が交わる交点Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｘ，Ｔ_Ｙとが算出される（Ｓ１０４）。

そして、包絡線信号と閾値Ｔｈ１が交わる交点Ｍ，ＮのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎが用いられて、始めに、式（６）を満たすか否かが判定される（Ｓ１０６）。

そして、式（６）を満たす場合には、上述したように、伝搬路にノイズがなく、または、ノイズが存在してもＳＮ比が高く、受信した包絡線信号がほぼ理想的なパルス形状をしているとみなすことができるため、立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジと閾値Ｔｈ１が交わる交点のタイミング用いて式（１）からピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法が選択される（Ｓ１１８）。

一方、式（６）を満たさない場合には、さらに、包絡線信号と閾値Ｔｈ２が交わる交点Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｘ，Ｔ_Ｙも用いられて、式（７）を満たすか否かが判定される（Ｓ１１０）。上述したように、式（７）を満たす場合には、立ち下がりエッジの歪み方と、立ち下がりエッジの歪み方がほぼ等しいとみなすことができるため、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの双方と閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２とが交わる交点のタイミングを用いて式（２）からピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法が選択される（Ｓ１１２）。

一方、式（７）を満たさない場合には、ノイズに加え、マルチパスの影響を受けて受信信号の包絡線信号が歪んでいるとみなすことができるので、式（３），式（４），式（５）を用いてピーク点のタイミングを推定する実施の形態１に係る同期タイミング推定方法が選択される（Ｓ１１４）。

以上のように、本実施の形態によれば、包絡線信号と各閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２との交点Ｍ，Ｎ，Ｘ，ＹのタイミングＴ_Ｍ，Ｔ_Ｎ，Ｔ_Ｘ，Ｔ_Ｙから、包絡線信号の歪み方を判定し、包絡線信号の歪み方に応じて、同期タイミング推定方法を選択するようにした。すなわち、包絡線信号に歪みがなく、ノイズレス、若しくはノイズが存在してもＳ／Ｎ比が高い場合には、包絡線信号の立ち上がりまたは立ち下がりのいずれか一方のエッジを用いてピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法を用いようにしたので、少ない演算量でピーク点のタイミングを推定することができる。また、包絡線信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの歪み方がほぼ等しい場合には、式（２）を用いてピーク点のタイミングを推定する従来の同期タイミング推定方法を用いるようにしたので、歪みのエッジを検出する必要がなくなる分、実施の形態１に係る同期タイミング推定方法に比べ、演算量を削減することができるようになる。

なお、上述した実施の形態では、ＩＲパルス信号に包絡線検波を施し、検波後の包絡線信号と閾値との交点のタイミングを用いて、ピークタイミングを推定する場合について説明したが、包絡線検波に限らず、相関器による同期検波を行い、相関演算結果のピーク点のタイミングを推定する場合にも適用することができる。

本発明のパルス受信装置の一つの態様は、受信したパルス信号の包絡線を検波することにより包絡線信号を得る包絡線検波手段と、前記包絡線信号と第１の閾値とが交わる第１のタイミングを検出する第１の閾値判定手段と、前記包絡線信号と第２の閾値とが交わる第２のタイミングを検出する第２の閾値判定手段と、前記包絡線信号の立ち上がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差と、前記包絡線信号の立ち下がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差とを比較して、前記立ち上がりエッジまたは前記立ち下がりエッジのうち、前記時間差が小さいエッジを選択する選択手段と、選択されたエッジに対する前記第１および第２のタイミングを用いて、前記包絡線信号が最大となるピークタイミングを推定するピークタイミング推定手段と、前記ピークタイミングで前記包絡線信号をサンプリングして、バイナリーデータを復号する復号手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ノイズやマルチパスの影響を受けて包絡線信号が歪んだ場合においても、包絡線信号と第１および第２の閾値とが交わる第１および第２のタイミングとを用いてマルチパス歪みが小さいエッジを選択することができ、また、選択したエッジに対する第１および第２のタイミングを用いて、比較的単純な計算によって、当該包絡線信号のピークタイミングを推定することができるため、サンプリング周波数が低い場合にも、適切なサンプリングを行うことができるようになる。

本発明のパルス受信装置の一つの態様は、前記ピークタイミング推定手段は、前記第２のタイミングと前記ピークタイミングとの間の時間差と、前記第２のタイミングと前記第１のタイミングとの時間差との比である閾値比が常に一定であると仮定して、前記第１および第２のタイミングと、前記閾値比とを用いて、前記ピークタイミングを推定する構成を採る。

この構成によれば、包絡線信号の前記第２のタイミングと前記ピークタイミングとの間の時間差と、前記第２のタイミングと前記第１のタイミングとの時間差との比である閾値比を記憶しておくようにすれば、実際の包絡線信号と第１および第２の閾値とが交わる第１および第２のタイミングとから、単純な計算によって、実際の包絡線信号のピークタイミングを推定することができる。

本発明のパルス受信装置の一つの態様は、前記閾値比は、歪みがない理想的なパルス信号の包絡線を検波して得られた包絡線信号に対する前記第１のタイミングと、前記第２のタイミングと、前記ピークタイミングとを用いて設定される構成を採る。

この構成によれば、閾値比を理想的なパルス信号の包絡線信号の形状と、第１および第２のタイミングとから計算により設定することができるため、閾値比の実測が不要となる。

本発明のパルス受信装置の一つの態様は、前記第１および第２のタイミングを用いてから、前記包絡線信号の歪み方を判定する歪み判定手段、をさらに具備し、前記歪み判定手段によって、前記包絡線信号の立ち上がりと立ち下がりの歪み方が異なると判定された場合に、前記ピークタイミング推定手段を用いて、前記ピークタイミングを推定する構成を採る。

この構成によれば、実際の包絡線信号がマルチパス歪みを含まないような場合には、従来の方法によりピークタイミングを推定することができるため、処理演算量を少なくすることができる。

本発明のパルス受信装置および同期タイミング推定方法は、インパルス無線信号を包絡線検波により復調する場合に、最適なサンプリングタイミングを推定することができ、例えばインパルス無線通信が適用されるシステムにおいてパルスの同期タイミングを推定するパルス受信装置および同期タイミング推定方法に有用である。

本発明の実施の形態１に係るパルス送信装置の要部構成を示すブロック図 実施の形態１に係るパルス受信装置の要部構成を示すブロック図 同期部の要部構成例を示すブロック図 ピークタイミング検出の動作を説明するための図 Ｒ_ＴＨの算出方法を説明するための図 同期部の要部構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る同期タイミング推定方法の動作を説明するためのフロー図 ＩＲ通信方式においてＯＯＫ変調を施した場合の模範的なパルス列を示す図 従来のピークタイミング検出の動作を説明するための図 従来の同期部の要部構成を示す図 ノイズが存在する伝搬路を経由した受信信号の包絡線の波形を示す図 従来のピークタイミング検出の動作を説明するための図 従来の同期部の要部構成を示す図 従来のピークタイミング検出方法を用いた場合の問題点を説明するための図

符号の説明

１０００ 送信装置
１０４０ チャネル符号部
１０６０ インターリーバ
１０８０ ＩＲ変調部
１１００ パルス生成部
１１２０ 発振器
１１４０ タイミング発生部
１１６０ フィルタ
１１８０ 送信アンテナ
２０００ 受信装置
２０２０ 受信アンテナ
２０４０ フィルタ
２０６０ ＡＧＣ
２０８０ 包絡線検出部
２１００ クロック信号発生部
２１２０ タイミング発生部
２１４０ 同期部
２１６０ 閾値検出部
２１８０ ＩＲ復調部
２２００ デインターリーバ
２２２０ チャネル復号部
２１４０−１〜２１４０−４ エッジ検出部
２１４２，２１４４ ピークタイミング推定部
２１４３ 歪み判定部

Claims (5)

1. 受信したパルス信号の包絡線を検波することにより包絡線信号を得る包絡線検波手段と、
   前記包絡線信号と第１の閾値とが交わる第１のタイミングを検出する第１の閾値判定手段と、
   前記包絡線信号と第２の閾値とが交わる第２のタイミングを検出する第２の閾値判定手段と、
   前記包絡線信号の立ち上がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差と、前記包絡線信号の立ち下がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差とを比較して、前記立ち上がりエッジまたは前記立ち下がりエッジのうち、前記時間差が小さいエッジを選択する選択手段と、
   選択されたエッジに対する前記第１および第２のタイミングを用いて、前記包絡線信号が最大となるピークタイミングを推定するピークタイミング推定手段と、
   前記ピークタイミングで前記包絡線信号をサンプリングして、バイナリーデータを復号する復号手段と、
   を具備するパルス受信装置。
2. 前記ピークタイミング推定手段は、
   前記第２のタイミングと前記ピークタイミングとの間の時間差と、前記第２のタイミングと前記第１のタイミングとの時間差との比である閾値比が常に一定であると仮定して、前記第１および第２のタイミングと、前記閾値比とを用いて、前記ピークタイミングを推定する
   請求項１に記載のパルス受信装置。
3. 前記閾値比は、歪みがない理想的なパルス信号の包絡線を検波して得られた包絡線信号に対する前記第１のタイミングと、前記第２のタイミングと、前記ピークタイミングとを用いて設定される
   請求項２に記載のパルス受信装置。
4. 前記第１および第２のタイミングを用いて、前記包絡線信号の歪み方を判定する歪み判定手段、をさらに具備し、
   前記歪み判定手段によって、前記包絡線信号の立ち上がりと立ち下がりの歪み方が異なると判定された場合に、前記ピークタイミング推定手段を用いて、前記ピークタイミングを推定する
   請求項１に記載のパルス受信装置。
5. 受信したパルス信号の包絡線を検波することにより包絡線信号を得るステップと、
   前記包絡線信号と第１の閾値とが交わる第１のタイミングを検出するステップと、
   前記包絡線信号と第２の閾値とが交わる第２のタイミングを検出するステップと、
   前記包絡線信号の立ち上がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差と、前記包絡線信号の立ち下がりエッジに対する前記第１および第２のタイミングの時間差とを比較して、前記立ち上がりエッジまたは前記立ち下がりエッジのうち、前記時間差が小さいエッジを選択するステップと、
   選択されたエッジに対する前記第１および第２のタイミングを用いて、前記包絡線信号が最大となるピークタイミングを推定するステップと、
   を有する同期タイミング推定方法。

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