(57)【要約】【課題】パルスを用いた受信機及び受信方法を提供する。【解決手段】本発明の受信機は、無線信号を受信するアンテナと、パルスを生成するパルス発生器と、パルスによって駆動され、無線信号に基づいて発振信号を生成する発振器と、パルスによって駆動され、発振信号の発振程度を測定する測定部と、を備え、無線信号は、発振信号の発振程度に基づいて受信される。【選択図】図１
2019036956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機であって、
無線信号を受信するアンテナと、
パルスを生成するパルス発生器と、
前記パルスに基づいて駆動され、前記無線信号に基づいて発振信号を生成する発振器と、
前記パルスに基づいて駆動され、前記発振信号の発振程度を測定する測定部と、を備え、
前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信されることを特徴とする受信機。
【請求項２】
前記測定部は、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の発振時間を測定し、
前記無線信号は、前記測定部で測定された前記発振信号の発振時間に基づいて受信されることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、
前記無線信号は、前記生成された出力が予め決定された閾値を超過するか否かに基づいて受信されることを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記無線信号は、
前記発振信号の発振時間が予め決定された臨界時間よりも長い場合に第１値として受信され、
前記発振信号の発振時間が予め決定された臨界時間よりも短い場合に前記第１値と異なる第２値として受信されることを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項５】
前記発振信号の発振時間に基づいて、前記アンテナによって受信された無線信号の振幅又は周波数が受信されることを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項６】
前記パルスの開始時点から前記パルスの中間時点までの第１区間の間に前記発振器に第１電流を提供し、前記パルスの中間時点から前記パルスの終了時点までの第２区間の間に前記発振器に前記第１電流よりも小さい第２電流を提供する電流供給器を更に含み、
前記パルスの中間時点は、前記パルスの開始時点と前記パルスの終了時点との間に存在することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項７】
前記発振器に適用された２つのキャパシタを更に含み、
前記２つのキャパシタは、前記パルスの開始時点から前記パルスの中間時点までの第１区間の間に互いにミスマッチされ、前記パルスの中間時点から前記パルスの終了時点までの第２区間の間に互いにマッチされ、
前記パルスの中間時点は、前記パルスの開始時点と前記パルスの終了時点との間に存在することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項８】
前記発振器に適用されたインダクターを更に含み、
前記インダクターは、閾値よりも大きいＱ値（Ｑ−ｖａｌｕｅ）を有することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項９】
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、
前記パルス発生器は、前記測定部で生成された出力に基づいて前記パルスのパルス幅を調整することを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項１０】
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に基づいて前記発振信号の発振周波数及び前記パルスのパルス幅に比例する出力を生成することを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項１１】
前記パルス発生器は、前記無線信号のＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）モジュレーション周期の１／２倍よりも小さい周期で前記パルスを生成することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１２】
前記測定部は、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の包絡線を検出し、
前記無線信号は、前記検出された包絡線に基づいて受信されることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１３】
前記測定部は、前記検出された包絡線の振幅を測定し、
前記無線信号は、前記検出された包絡線の振幅が閾値を超過するか否かに基づいて受信されることを特徴とする請求項１２に記載の受信機。
【請求項１４】
前記発振器及び前記測定部は、前記発振器及び前記測定部が前記パルス発生器から前記パルスを受信した区間の間に動作することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１５】
前記受信機の消費電力は、前記無線信号のデータレート及び前記パルスのパルス幅によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１６】
前記パルスに基づいて駆動され、前記発振信号を増幅し、前記増幅された発振信号を前記測定部に出力するＲＦ増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項１７】
受信機の受信方法であって、
予め決定された周期にパルスを生成するステップと、
前記パルスの間にアンテナによって受信された無線信号に基づいて発振信号を生成するステップと、
前記パルスの間に前記発振信号の発振程度を測定するステップと、を有し、
前記発振信号を生成するステップ及び前記発振程度を測定するステップは、前記パルスに基づいて活性化され、
前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信されることを特徴とする受信方法。
【請求項１８】
前記発振程度を測定するステップは、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、
前記無線信号は、前記生成された出力が予め決定された閾値を超過するか否かに基づいて受信されることを特徴とする請求項１７に記載の受信方法。
【請求項１９】
前記発振程度を測定するステップは、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の包絡線を検出し、
前記無線信号は、前記検出された包絡線の振幅が閾値を超過するか否かに基づいて受信されることを特徴とする請求項１７に記載の受信方法。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の受信方法を実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
受信機であって、
無線信号を受信するアンテナと、
予め決定された周期の区間にパルスを生成するパルス発生器と、
前記パルスに基づいて駆動され、前記パルスが存在する間にのみ、前記無線信号に基づいて発振信号を生成する発振器と、
前記パルスに基づいて駆動され、前記パルスが存在する間にのみ、前記無線信号に依存する前記発振信号の発振程度を測定する測定部と、を備え、
前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信されることを特徴とする受信機。
【請求項２２】
前記測定部は、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の発振時間を測定するか、又は前記発振信号の発振程度として前記発振信号の包絡線を検出し、
前記無線信号は、前記発振信号の発振時間、又は前記発振信号の包絡線に基づいて受信されることを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
【請求項２３】
前記パルスの第１区間の間に前記発振器に供給される電流を増加させることか、又は前記パルスの第１区間の間に前記発振器に適用されるキャパシタの値を調整することのうちの少なくとも１つによって前記パルスの第１区間の間に前記発振器のスタートアップ時間を減少させる高速スタートアップ回路を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
【請求項２４】
前記受信機は、
第１周波数を有する第１クロック信号を生成し、動作に第１電力レベルを必要とする第１発振器と、
前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２クロック信号を生成し、動作に前記第１電力レベルよりも低い第２電力レベルを必要とする第２発振器と、
前記無線信号に基づいて前記第１クロック信号及び前記第２クロック信号のうちのいずれか１つを選択する選択器と、を更に含み、
前記パルス発生器は、前記選択された前記第１クロック信号及び前記第２クロック信号のうちのいずれか１つに基づいて前記予め決定された周期の区間に前記パルスを生成することを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
【請求項２５】
前記選択器は、前記第１周波数が前記無線信号の周波数の少なくとも２倍である場合に前記第１クロック信号を選択し、前記第１周波数及び前記第２周波数の両方が前記無線信号の周波数の少なくとも２倍である場合に前記第２クロック信号を選択することを特徴とする請求項２４に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスを用いた受信機及び受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報通信技術の発達に伴って、事物にセンサを取付けてリアルタイムにデータのやり取りを行うＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）機器が普及している。ＩｏＴ機器は、超小型の無線送受信機として、低電力で通信することで事物などの分散された構成要素間で情報を交換して処理する。このようなＩｏＴ機器の超小型及び低電力通信システムを具現するためには、応答遅延が存在しながらも優れた受信感度及び低電力で無線通信しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、パルスを用いた受信機及び受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による受信機は、無線信号を受信するアンテナと、パルスを生成するパルス発生器と、前記パルスに基づいて駆動され、前記無線信号に基づいて発振信号を生成する発振器と、前記パルスに基づいて駆動され、前記発振信号の発振程度を測定する測定部と、を備え、前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信される。
【０００６】
前記測定部は、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の発振時間を測定し、前記無線信号は、前記測定部で測定された前記発振信号の発振時間に基づいて受信され得る。
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、前記無線信号は、前記生成された出力が予め決定された閾値を超過するか否かに基づいて受信され得る。
前記無線信号は、前記発振信号の発振時間が予め決定された臨界時間よりも長い場合に第１値として受信され、前記発振信号の発振時間が予め決定された臨界時間よりも短い場合に前記第１値と異なる第２値として受信され得る。
前記発振信号の発振時間に基づいて、前記アンテナによって受信された無線信号の振幅又は周波数が受信され得る。
前記受信機は、前記パルスの開始時点から前記パルスの中間時点までの第１区間の間に前記発振器に第１電流を提供し、前記パルスの中間時点から前記パルスの終了時点までの第２区間の間に前記発振器に前記第１電流よりも小さい第２電流を提供する電流供給器を更に含み、前記パルスの中間時点は、前記パルスの開始時点と前記パルスの終了時点との間に存在し得る。
前記受信機は、前記発振器に適用された２つのキャパシタを更に含み、前記２つのキャパシタは、前記パルスの開始時点から前記パルスの中間時点までの第１区間の間に互いにミスマッチされ、前記パルスの中間時点から前記パルスの終了時点までの第２時間区間の間に互いにマッチされ、前記パルスの中間時点は、前記パルスの開始時点と前記パルスの終了時点との間に存在し得る。
前記受信機は、前記発振器に適用されたインダクターを更に含み、前記インダクターは、閾値よりも大きいＱ値（Ｑ−ｖａｌｕｅ）を有し得る。
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、前記パルス発生器は、前記測定部で生成された出力に基づいて前記パルスのパルス幅を調整し得る。
前記測定部は、前記発振信号の発振時間に基づいて前記発振信号の発振周波数及び前記パルスのパルス幅に比例する出力を生成し得る。
前記パルス発生器は、前記無線信号のＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）モジュレーション周期の１／２倍よりも小さい周期で前記パルスを生成し得る。
前記測定部は、前記発振信号の発振程度として前記発振信号の包絡線を検出し、前記無線信号は、前記検出された包絡線に基づいて受信され得る。
前記測定部は、前記検出された包絡線の振幅を測定し、前記無線信号は、前記検出された包絡線の振幅が閾値を超過するか否かに基づいて受信され得る。
前記発振器及び前記測定部は、前記発振器及び前記測定部が前記パルス発生器から前記パルスを受信した区間の間に動作し得る。
前記受信機の消費電力は、前記無線信号のデータレート及び前記パルスのパルス幅によって決定され得る。
前記受信機は、前記パルスに基づいて駆動され、前記発振信号を増幅し、前記増幅された発振信号を前記測定部に出力するＲＦ増幅器を更に含み得る。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による受信方法は、予め決定された周期にパルスを生成するステップと、前記パルスの間にアンテナによって受信された無線信号に基づいて発振信号を生成するステップと、前記パルスの間に前記発振信号の発振程度を測定するステップと、を有し、前記発振信号を生成するステップ及び前記発振程度を測定するステップは、前記パルスに基づいて活性化され、前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信される。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による受信機は、無線信号を受信するアンテナと、予め決定された周期の区間にパルスを生成するパルス発生器と、前記パルスに基づいて駆動され、前記パルスが存在する間にのみ、前記無線信号に基づいて発振信号を生成する発振器と、前記パルスに基づいて駆動され、前記パルスが存在する間にのみ、前記無線信号に依存する前記発振信号の発振程度を測定する測定部と、を備え、前記無線信号は、前記発振信号の発振程度に基づいて受信される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のパルスを用いた受信機及び受信方法によれば、電力消耗が低く、応答遅延がなく、受信感度が優れた無線通信を行うことができる。また、受信機が極めて短いパルスに応じてアクティブ区間を最小化することで、受信機の電力消耗を最小化することができる。また、無線信号のＯＯＫモジュレーション周期の１／２倍以下の周期で受信機をパワーオンすることで、平均電力消耗を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による受信機を示す図である。
【図２】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機を示す図である。
【図３】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機で無線信号を受信する過程を示す図である。
【図４】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機で無線信号を受信する過程を示す図である。
【図５】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機で無線信号を受信する過程を示す図である。
【図６】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機で無線信号を受信する過程を示す図である。
【図７】一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機の回路図を示す図である。
【図８】図７に示す受信機が無線信号を受信する過程を示す図である。
【図９】一実施形態による無線信号に基づいてＴＤＣの出力が生成される過程を説明するための図である。
【図１０】一実施形態によるクロック発生器のジッター（ｊｉｔｔｅｒ）に影響を受けないＴＤＣの出力を説明するための図である。
【図１１】一実施形態によるパルス幅によるＴＤＣの出力変化を示す図である。
【図１２】一実施形態による受信機の速いスタートアップを説明するための図である。
【図１３】一実施形態による受信機の速いスタートアップを説明するための図である。
【図１４】一実施形態によるパルス幅制御部が適用された受信機の回路図を示す図である。
【図１５】一実施形態による受信機の消費電力を説明するための図である。
【図１６】一実施形態によるＥＤが適用された受信機を説明するための図である。
【図１７】一実施形態によるＥＤが適用された受信機を説明するための図である。
【図１８】一実施形態による受信方法を示すフローチャートである。
【図１９】一実施形態によるパルス発生器で生成されるパルス幅を制御する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書の実施形態に対する特定の構造的又は機能的な説明は、単なる例示のための目的として開示したものとして、様々な形態に変更され得る。従って、実施形態は特定の開示形態に限定されるものではなく、本明細書の範囲は技術的な思想に含まれる変更、均等物、又は代替物を含む。
【００１２】
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
【００１３】
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組合せたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組合せたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【００１４】
異なるように定義されない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面に提示する同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００１６】
図１は、一実施形態による受信機を示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、本実施形態による受信機１００は、アンテナ１１０、パルス発生器１２０、発振器１３０、及び測定部１４０を含む。
【００１８】
受信機１００は、無線信号を受信する装置として、例えば低電力通信機器、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  ｔｈｉｎｇ）機器、生体内装型の通信機器、ＭＩＣＳ（Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）機器などの超小型無線送受信機として具現される。
【００１９】
アンテナ１１０に無線信号が入力される。無線信号は、無線通信を介して送受信される信号として、例えばＲＦ信号（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｉｇｎａｌ）である。ＲＦ信号は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）によって変調された信号であってもよく、例えばＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）によって変調された信号である。或いは、ＲＦ信号は、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）によって変調された信号である。以下では、説明の便宜のために無線信号がＯＯＫによって変調された場合を基に説明する。
【００２０】
パルス発生器１２０はパルスを生成する。パルス発生器１２０は、予め決定された周期に応じてパルスを生成する。例えば、予め決定された周期は、無線信号のＯＯＫモジュレーション周期の１／２倍よりも小さい。パルス発生器１２０で生成されたパルスは、発振器１３０及び測定部１４０に提供される。
【００２１】
発振器１３０は、パルスによって駆動されるＬＣ−ＶＣＯ（Ｉｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ−Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。例えば、発振器１３０にパルスが提供されない区間の間には発振器１３０が駆動されないため、発振器１３０で発振信号が生成されない。反対に、発振器１３０にパルスが提供される区間の間には発振器１３０が駆動され、無線信号に基づいた発振信号が生成される。即ち、発振器１３０がパルス発生器１２０からパルスが提供される短い区間の間にのみ駆動されることで、受信機１００の消費電力を効率よく減少させることができる。
【００２２】
パルスが発振器１３０に提供されると、発振器１３０は、アンテナ１１０に入力された無線信号に基づいて発振信号を生成する。例えば、パルスが提供される区間に、アンテナ１１０に無線信号「１」が入力された場合と無線信号「０」が入力された場合とで、発振器１３０で生成される発振信号は互いに異なる。発振器１３０は、ＲＦキャリアの有無を判断し、それにより発振信号を生成する。発振信号については図２を参照して後述する。
【００２３】
測定部１４０は、発振信号の発振程度を測定する。ここで、測定部１４０もパルスによって駆動される。即ち、パルス発生器１２０からパルスが提供される区間の間に駆動されて発振信号の発振程度を測定する。測定部１４０は、発振信号の発振程度として発振信号の発振時間又は発振信号の包絡線を測定する。具体的には、後述するように、測定部１４０は、発振信号の発振程度として発振信号の発振時間を測定する場合、発振信号をカウントしてカウント数を出力し、発振信号の発振程度として発振信号の包絡線を測定する場合、発振信号が立ち上がる際の包絡線を検出する。
【００２４】
無線信号は、測定部１４０で測定された発振信号の発振程度に基づいて受信される。例えば、無線信号は、測定部１４０で測定された発振信号が発振する発振時間に基づいて受信される。或いは、無線信号は、測定部１４０で測定された発振信号の包絡線に基づいて受信される。
【００２５】
以下では、説明の便宜のために発振信号の発振時間に基づいて無線信号を受信する場合に基づいて説明し、発振信号の包絡線に基づいて無線信号を受信する場合については図１６を参照して後述する。
【００２６】
図２は、一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機を示す図である。
【００２７】
図２を参照すると、本実施形態による受信機２００は、アンテナ２１０、クロック発生器２２０、パルス発生器２３０、発振器２４０、及びＴＤＣ（Ｔｉｍｅ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２５０を含む。図１に示す測定部１４０はＴＤＣ２５０に該当し、この場合、受信機２００はＴＤＣ２５０により測定された発振信号ＶＯＳＣの発振時間に基づいて無線信号ＶＲＦを受信する。
【００２８】
アンテナ２１０に無線信号ＶＲＦが入力される。例えば、無線信号ＶＲＦはＯＯＫによって変調された信号であって、「１」又は「０」を有する。
【００２９】
クロック発生器２２０は、クロック信号を生成してパルス発生器２３０に提供する。パルス発生器２３０は、受信されたクロック信号に基づいて予め決定された周期でパルスＶＰＵＬＳＥを生成する。パルスＶＰＵＬＳＥは、発振器２４０及びＴＤＣ２５０を駆動（即ち、パワーオン（Ｐｏｗｅｒ  ＯＮ））させる。
【００３０】
発振器２４０は、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動されて無線信号ＶＲＦに基づいて発振信号ＶＯＳＣを生成するＬＣ−発振器である。発振器２４０は、無線信号ＶＲＦにより互いに異なる時間だけ発振する発振信号ＶＯＳＣを生成する。例えば、アンテナ２１０に入力された無線信号ＶＲＦが「１」である場合、発振器２４０は、無線信号ＶＲＦが「０」である場合よりも長い時間の間に発振する発振信号ＶＯＳＣを生成する。一方、アンテナ２１０に入力された無線信号ＶＲＦが「０」である場合、発振器２４０は、無線信号ＶＲＦが「１」である場合よりも短い時間の間に発振する発振信号ＶＯＳＣを生成する。
【００３１】
ＴＤＣ２５０は、発振信号ＶＯＳＣが発振する発振時間を測定し、その測定結果をＮＯＵＴに出力する。ＴＤＣ２５０は、発振信号ＶＯＳＣが発振する発振時間に比例する出力ＮＯＵＴを生成する。例えば、ＴＤＣ２５０は、発振信号ＶＯＳＣの発振開始時間を用いて出力ＮＯＵＴを生成する。ＴＤＣ２５０は、発振信号ＶＯＳＣの振幅が予め決定された閾値の振幅を超過する場合に発振信号ＶＯＳＣが発振しているものとして認識して出力ＮＯＵＴを生成する。
【００３２】
受信機２００は、ＴＤＣ２５０の出力ＮＯＵＴに基づいて無線信号ＶＲＦを受信する。例えば、ＴＤＣ２５０の出力ＮＯＵＴが予め決定された閾値数よりも大きい場合、受信機２００は無線信号ＶＲＦを「１」として受信する。或いは、ＴＤＣ２５０の出力ＮＯＵＴが予め決定された閾値数よりも小さいか同じである場合、受信機２００は無線信号ＶＲＦを「０」として受信する。
【００３３】
図３〜図６は、一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機で無線信号を受信する過程を示す図である。
【００３４】
図３は、本実施形態による無線信号ＶＲＦ、パルスＶＰＵＬＳＥ、及び受信信号ＶＯＵＴを示す。
【００３５】
無線信号ＶＲＦはＯＯＫによって変調された信号として、「１」又は「０」を有する。無線信号ＶＲＦのＯＯＫモジュレーション周期は１／ｆＳである。パルスＶＰＵＬＳＥは、無線信号ＶＲＦのＯＯＫモジュレーション周期１／ｆＳの１／２倍よりも小さいか又は同一の周期で生成される。
【００３６】
受信信号ＶＯＵＴは、パルスＶＰＵＬＳＥが提供された区間に無線信号ＶＲＦを受信した値を有する。例示的に示す図３では、１番目、２番目、５番目、６番目のパルスが提供された時点に無線信号ＶＲＦが「１」を有することにより、受信信号ＶＯＵＴも「１」を有し、３番目、４番目のパルスが提供された時点に無線信号ＶＲＦが「０」を有することにより、受信信号ＶＯＵＴも「０」を有する。
【００３７】
このように、受信機は、パルスＶＰＵＬＳＥに基づいて動作し、ＴＤＣを用いて発振信号の発振時間を測定することで、短いパルス区間でも無線信号ＶＲＦを正確に受信することができる。
【００３８】
図４は、無線信号ＶＲＦが「１」を有する場合を示す。ここで、パルスＶＰＵＬＳＥはＴＰＵＬＳＥの間にハイ（ｈｉｇｈ）である。
【００３９】
パルスＶＰＵＬＳＥが提供される区間に無線信号ＶＲＦが「１」を有する場合、発振器で発振信号ＶＯＳＣが迅速に生成される。即ち、パルスＶＰＵＬＳＥの上昇エッジに近接する時点から発振信号ＶＯＳＣが発振する。発振信号ＶＯＳＣが迅速に発振することにより、発振信号ＶＯＳＣの振幅が所定の大きさ以上に大きくなる区間も長くなる。
【００４０】
ＴＤＣは発振信号ＶＯＳＣの振幅が予め決定された大きさよりも大きい区間の時間の長さを測定する。即ち、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴは、発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ１に比例する。発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ１が予め決定された臨界時間よりも長い場合、受信機は無線信号ＶＲＦを「１」として受信する。ここで、予め決定された臨界時間は、予め決定された閾値数ＮＲＥＦに対応し、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴが予め決定された閾値数ＮＲＥＦよりも大きい場合、発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ１が予め決定された臨界時間よりも長いと判断される。
【００４１】
ここで、無線信号ＶＲＦの周波数ｆＲＦと発振信号ＶＯＳＣの発振周波数ｆＯＳＣとが互いに類似するほど無線信号ＶＲＦが発振信号ＶＯＳＣに伝える影響が大きくなり、「１」である無線信号ＶＲＦに大きく反応して発振信号ＶＯＳＣが迅速に発振する。反対に、無線信号ＶＲＦの周波数ｆＲＦと発振信号ＶＯＳＣの発振周波数ｆＯＳＣとが互いに類似しない場合、発振信号ＶＯＳＣに伝えられる無線信号ＶＲＦの影響が小さく、「１」である無線信号ＶＲＦに応答して発振信号ＶＯＳＣが迅速に発振しない。このような原理に基づいて、無線信号ＶＲＦの周波数ｆＲＦと発振信号ＶＯＳＣの発振周波数ｆＯＳＣとを互いに類似させることで、無線信号ＶＲＦの有無に応じた発振信号ＶＯＳＣの発振時間に対する差を増大させ、発振信号ＶＯＳＣの発振時間に基づいて無線信号ＶＲＦの有無が高い正確度で検出される。
【００４２】
図５は、無線信号ＶＲＦが「０」を有する場合を示す。
【００４３】
パルスＶＰＵＬＳＥが提供される時点に無線信号ＶＲＦが「０」を有する場合、発振器で発振信号ＶＯＳＣがゆっくりと生成される。即ち、パルスＶＰＵＬＳＥの上昇エッジから遠い時点から発振信号ＶＯＳＣが発振する。発振信号ＶＯＳＣがゆっくり発振することで、発振信号ＶＯＳＣの振幅が所定の大きさ以上に大きくなる区間も短くなる。
【００４４】
ＴＤＣは、発振信号ＶＯＳＣの振幅が予め決定された大きさよりも大きい区間の間に出力を持続的に生成するため、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴを介して発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ０を把握する。発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ０が予め決定された臨界時間よりも短い場合、受信機は無線信号ＶＲＦを「０」として受信する。ここで、予め決定された臨界時間は、予め決定された閾値数ＮＲＥＦに対応し、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴが予め決定された閾値数ＮＲＥＦよりも小さいか同じである場合、発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ０が予め決定された臨界時間よりも短いと判断する。図５に示す発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ０は、図４に示した発振信号ＶＯＳＣの発振時間ｔ１よりも短い。
【００４５】
図６は、無線信号がＴＤＣに基づいて受信される過程を示す。
【００４６】
ステップＳ６１０において、無線信号ＶＲＦは「１」、「０」、「１」、「０」を有する。無線信号ＶＲＦのＯＯＫモジュレーション周期はＴＳである。
【００４７】
ステップＳ６２０において、パルス発生器からパルスＶＰＵＬＳＥが予め決定された周期に生成される。例えば、パルスＶＰＵＬＳＥは、無線信号ＶＲＦのＯＯＫモジュレーション周期ＴＳの１／２倍よりも小さいか又は同一の周期で生成される。パルスＶＰＵＬＳＥが生成された区間で、受信機はパワーオン（Ｐｏｗｅｒ  ＯＮ）し、パルスＶＰＵＬＳＥが生成されていない区間で、受信機はパワーオフ（Ｐｏｗｅｒ  ＯＦＦ）する。パルスＶＰＵＬＳＥが生成された区間はＴＰＵＬＳＥの間に持続される。
【００４８】
ステップＳ６３０において、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動された発振器は、無線信号ＶＲＦに基づいて発振信号ＶＯＳＣを生成する。例えば、無線信号ＶＲＦが「１」を有する区間に生成された発振信号ＶＯＳＣは、無線信号ＶＲＦが「０」を有する区間に生成された発振信号ＶＯＳＣよりも長い時間の間に発振する。
【００４９】
ステップＳ６４０において、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動されたＴＤＣは、発振信号ＶＯＳＣが発振した発振時間に比例して出力ＮＯＵＴを生成する。例えば、無線信号ＶＲＦが「１」を有する区間に生成された発振信号ＶＯＳＣは、予め決定された臨界時間よりも長く発振することで、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴも予め決定された閾値数ＮＲＥＦよりも大きくなり、受信機は、無線信号ＶＲＦを「１」として受信する。或いは、無線信号ＶＲＦが「０」を有する区間に生成された発振信号ＶＯＳＣは、予め決定された臨界時間よりも短く発振し、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴも予め決定された閾値数ＮＲＥＦよりも小さくなり、受信機は無線信号ＶＲＦを「０」として受信する。
【００５０】
ＴＤＣの出力ＮＯＵＴは、リセット信号によってリセットされるまで維持される。リセット信号は、次のパルスＶＰＵＬＳＥが生成される前にＴＤＣに提供されて出力ＮＯＵＴがリセットされる。
【００５１】
閾値数ＮＲＥＦは、予め決定されるか又は動的に変更される。閾値数ＮＲＥＦを動的に変更するため、予め決定された無線信号「１、０、１、０」が入力されるときに、例えばＴＤＣの出力ＮＯＵＴが「１０、５、１０、５」である場合、閾値数ＮＲＥＦは７．５に設定される。
【００５２】
図７は、一実施形態によるＴＤＣが適用された受信機の回路図を示す図である。
【００５３】
図７を参照すると、本実施形態による受信機７００は、コントローラ７１０、受信メインブロック（ＲＸ  ｍａｉｎ  ｂｌｏｃｋ）７２０、及びアンテナ７３０を含む。受信機７００は、ＲＦトランシーバーである。
【００５４】
コントローラ７１０は、パルスＶＰＵＬＳＥを生成して受信メインブロック７２０に提供する。例えば、ＲＣ−発振器は、クロック信号を生成するクロック発生器であって、生成されたクロック信号ＶＲＣをパルス発生器に提供する。パルス発生器は、クロック信号ＶＲＣに基づいてパルスＶＰＵＬＳＥを生成し、受信メインブロック７２０内の発振器、ＲＦ増幅器、及びＴＤＣに提供する。ここで、パルスＶＰＵＬＳＥは、周波数分周器で決定された周期に生成され、パルスＶＰＵＬＳＥの幅は、パルス発生器によって決定される。
【００５５】
高速スタートアップは、発振器で発振信号ＶＯＳＣが迅速に生成されるようにすることで、パルスＶＰＵＬＳＥの幅を減少させる回路であって、これについては図１２及び図１３を参照して後述する。
【００５６】
受信メインブロック７２０内の発振器は、パルスＶＰＵＬＳＥにより駆動され、アンテナ７３０に入力された無線信号に基づいて発振信号ＶＯＳＣを生成する。発振信号ＶＯＳＣは、ＲＦ増幅器によって増幅される。ＲＦ増幅器は、パルスＶＰＵＬＳＥにより駆動される。図７では、説明の便宜のために２つのＲＦ増幅器を図示しているが、受信メインブロック７２０は、１つ以上のＲＦ増幅器を制限することなく含むことができる。
【００５７】
ＴＤＣは、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動されて増幅された発振信号ＶＯＳＣ２の発振時間に比例するＮＯＵＴを出力する。ＴＤＣは、次のパルスＶＰＵＬＳＥが提供される前に、ＲＳＴコントローラ（ｒｅｓｅｔ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からリセット信号ＶＲＳＴを受信して出力ＮＯＵＴをリセットする。
【００５８】
シンクロナイザーは、クロック信号ＶＳＡＭとＴＤＣの出力ＮＯＵＴを位相同期化させる。そして、同期化された信号ＶＳは比較器で予め決定された閾値電圧ＶＲＥＦと比較され、受信信号ＶＯＵＴが出力される。ここで、予め決定された閾値電圧ＶＲＥＦは、上述した予め決定された閾値数ＮＲＥＦに対応する。
【００５９】
図８は、図７の受信機が無線信号を受信する過程を示す図である。
【００６０】
図８は、無線信号ＶＲＦ、パルスＶＰＵＬＳＥ、発振信号ＶＯＳＣ、増幅された発振信号ＶＯＳＣ１、ＶＯＳＣ２、及びＴＤＣの出力ＮＯＵＴを示す。例示的に示す図８では、パルスＶＰＵＬＳＥが生成されるときに無線信号ＶＲＦが「１」である場合を示す。
【００６１】
パルスＶＰＵＬＳＥが図７に示す受信メインブロック７２０に提供される区間で、受信機が動作して無線信号ＶＲＦを受信する。一方、パルスＶＰＵＬＳＥが提供されない区間では、受信機が動作せずに受信された信号を維持する。パルスＶＰＵＬＳＥはＴＰＵＬＳＥの間に提供され、ＴＰＵＬＳＥはスタートアップ時間ＴＳＥＴよりも長い。スタートアップ時間ＴＳＥＴについては図９を参照して後述する。
【００６２】
発振信号ＶＯＳＣは、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動された発振器で無線信号ＶＲＦに基づいて生成される。一例として、発振信号ＶＯＳＣの振幅が極めて小さい場合、ＴＤＣで有効な出力が生成され難い場合がある。従って、１つ以上のＲＦ増幅器を介して発振信号ＶＯＳＣを増幅させる必要がある。図８において、ＶＯＳＣ１、ＶＯＳＣ２は増幅された発振信号を示す。
【００６３】
ＴＤＣは、最終的に増幅された発振信号ＶＯＳＣ２に基づいて発振時間ｔ１に比例するＮＯＵＴを出力する。例えば、ＴＤＣは、最終的に増幅された発振信号ＶＯＳＣ２の振幅が予め決定された閾値の振幅よりも大きい場合に出力を生成することで、発振時間ｔ１に比例するＮＯＵＴを出力する。ＴＤＣの出力ＮＯＵＴは、リセット信号が提供されるまで維持される。
【００６４】
図９は、一実施形態による無線信号に基づいてＴＤＣの出力が生成される過程を説明するための図である。
【００６５】
図９は、スタートアップ時間ＴＳＥＴ及びＴＤＣの駆動時間ＴＳＳを示す。
【００６６】
受信機は、パルスＶＰＵＬＳＥが生成された区間の間にパワーオンされ、パルスＶＰＵＬＳＥが生成されていない区間の間にパワーオフされるパルス−基盤キャリアセンス（Ｐｕｌｓｅ−ｂａｓｅｄ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ：ＩＢＣＳ）として動作する。
【００６７】
パルスＶＰＵＬＳＥの幅ＴＰＵＬＳＥは、スタートアップ時間ＴＳＥＴとＴＤＣの駆動時間ＴＳＳとに区分される。スタートアップ時間ＴＳＥＴは、発振信号の振幅が予め決定された閾値の振幅よりも大きくなく、ＴＤＣで出力が生成されない区間である。駆動時間ＴＳＳは、発振信号の振幅が予め決定された閾値の振幅よりも大きいため、ＴＤＣで出力が生成される区間である。即ち、パルスＶＰＵＬＳＥの幅ＴＰＵＬＳＥは下記のように示される。
【００６８】
【数１】
2019036956.tif 000003
【００６９】
上記の数式（１）において、ＴＯＳＣは発振器の発振周期を示し、ｆＯＳＣは発振器の発振周波数を示す。ここで、ｆＯＳＣは高周波数としてキャリア周波数とも称される。
【００７０】
数式（１）において、ＴＳＥＴを減少させるか、又は発振周波数ｆＯＳＣを増加させるほど、パルスＶＰＵＬＳＥの幅ＴＰＵＬＳＥが効率よく減少し、これにより受信機の電力消耗も減少する。
【００７１】
図９に示すＴ１は無線信号ＶＲＦが「１」である場合にＴＤＣで測定された時間を示し、Ｔ０は無線信号ＶＲＦが「０」である場合にＴＤＣで測定された時間を示す。
【００７２】
図９では、説明の便宜のために無線信号ＶＲＦがＯＯＫによって変調された場合に基づいて説明したが、無線信号ＶＲＦがＡＳＫによって変調された場合、無線信号ＶＲＦの振幅に比例してＴＤＣの出力ＮＯＵＴがＴＤＣから出力されるようにすることで、無線信号ＶＲＦが制限することなく受信され、また、無線信号ＶＲＦがＦＳＫによって変調された場合、無線信号ＶＲＦの周波数に発振信号の発振周波数が近接するほど大きなＴＤＣの出力ＮＯＵＴがＴＤＣから出力されるようにすることで、無線信号ＶＲＦが制限することなく受信される。また、無線信号ＶＲＦがＦＳＫによって変調される場合、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴは、無線信号ＶＲＦの周波数と発振信号の発振周波数との間の周波数の差に反比例することから、無線信号ＶＲＦは制限することなく受信される。即ち、周波数の差が小さいほど、言い換えると、無線信号ＶＲＦの周波数が発振信号の発振周波数に近接するほど出力ＮＯＵＴは大きくなる。反対に、周波数の差が大きいほど、即ち無線信号ＶＲＦの周波数が発振信号の発振周波数から遠くなるほど出力ＮＯＵＴは小さくなる。
【００７３】
図１０は、一実施形態によるクロック発生器のジッター（ｊｉｔｔｅｒ）に影響を受けないＴＤＣの出力を説明するための図である。
【００７４】
図１０は、無線信号ＶＲＦ、クロック発生器で生成されたクロック信号ＶＲＣ、パルス発生器で生成されたパルスＶＰＵＬＳＥ、及びＴＤＣの出力ＮＯＵＴを示す。
【００７５】
クロック発生器で生成されたクロック信号ＶＲＣには、ジッターが存在する。ジッターは、クロック信号ＶＲＣを生成するクロック発生器の周期が変動することを意味する。発振器は、クロック信号ＶＲＣの上昇エッジでパルスＶＰＵＬＳＥを生成し、上昇エッジに示したジッターによりパルスポジション変動がΔＴＲＣだけ発生する可能性がある。
【００７６】
パルス位置変動によりＴＤＣの出力ＮＯＵＴにもポジション変動が発生する。また、リセット信号ＶＲＳＴによってＴＤＣの出力がリセットされる時点も変動する。但し、上述したように、受信機がＴＤＣの出力ＮＯＵＴに基づいて無線信号ＶＲＦを受信することで、クロック発生器のジッターに影響を受けない。即ち、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴは、発振信号の発振周波数及びパルスＶＰＵＬＳＥの幅に比例するだけであって、クロック発生器のジッターに影響を受けることはない。受信機は、内部クロック発生器のジッターに強く、ジッターの影響を受けずに無線信号ＶＲＦを受信することができる。
【００７７】
図１１は、一実施形態によるパルス幅によるＴＤＣの出力変化を示す図である。
【００７８】
図１１は、パルスＶＰＵＬＳＥ、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴ、及びリセット信号ＶＲＳＴを示す。
【００７９】
受信機の消費電力を減少させるためにパルスＶＰＵＬＳＥの幅を減少させると、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴも減少する。但し、パルスＶＰＵＬＳＥの幅を無制限に減少させることはできず、無線信号の受信が可能なＴＤＣの有効出力ＮＯＵＴ＿ｅｆｆｅｃｔｉｖｅがＴＤＣから出力されるようにパルスＶＰＵＬＳＥの幅が維持されなければならない。
【００８０】
最小パルス幅Ｗｍｉｎと最小デューティサイクル（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）Ｄｍｉｎは下記のように決定される。最小デューティサイクルＤｍｉｎは、一周期でパルスＶＰＵＬＳＥがハイである区間の比率を示す。
【００８１】
【数２】
2019036956.tif 000004
【００８２】
上記の数式（２）において、ｆＲＣはクロック発生器の周波数を示す。数式（２）を参照すると、ＴＤＣの駆動時間ＴＳＳを除いた最小パルス幅Ｗｍｉｎは発振器のスタートアップ時間ＴＳＥＴに比例することが分かる。
【００８３】
また、受信機の平均消費電力ＰＡＶＥは下記のように決定される。
【００８４】
【数３】
2019036956.tif 000005
【００８５】
上記の数式（３）において、ＰＲＸは受信機の電力消耗を示し、ＴＲＣはクロック発生器の周期を示す。数式（３）を参照すると、受信機の平均消費電力ＰＡＶＥは発振器のスタートアップ時間ＴＳＥＴに略比例することが分かる。従って、受信機の消費電力を最小化するためには、スタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化する必要がある。スタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化する速いスタートアップの方案については、図１２及び図１３を参照して後述する。
【００８６】
図１２及び図１３は、一実施形態による受信機の速いスタートアップを説明するための図である。
【００８７】
図１２は、パルスＶＰＵＬＳＥ、発振信号ＶＯＳＣ、基底電流ＩＱＷＧ＿Ｏ、速いスタートアップのための追加電流ＩＱＷＧ＿Ａ、発振器に提供される電流ＩＱＷＧ、及びキャパシタミスマッチのための制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃを示し、図１３は、速いスタートアップのための部分回路図を示す。
【００８８】
スタートアップ時間ＴＳＥＴは、発振信号ＶＯＳＣが生成されるための発振準備区間であって、該当の準備区間ではＴＤＣで出力が生成されないが、このような準備区間でも受信機がパワーオンされて動作するため消費電力が発生する。従って、スタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化させることで、受信機の消費電力を最小化させることができ、スタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化させる速いスタートアップとして、次の３つの方案が挙げられる。
【００８９】
最初の速いスタートアップ方案として、発振器に提供される電流ＩＱＷＧを制御することにある。基本的に、発振器に提供される基底電流ＩＱＷＧ＿ＯはパルスＶＰＵＬＳＥの上昇エッジに該当する開始時点ｔａから下降エッジに該当する終了時点ｔｃまで一定である。ここで、速いスタートアップのための追加電流ＩＱＷＧ＿Ａを追加的に発振器に提供する。追加電流ＩＱＷＧ＿Ａは、開始時点ｔａから中間時点ｔｂまで発振器に追加的に提供される。
【００９０】
基底電流ＩＱＷＧ＿Ｏ及び追加電流ＩＱＷＧ＿Ａによって発振器に提供される電流ＩＱＷＧは、中間時点ｔｂから終了時点ｔｃまでの第２区間よりも、開始時点ｔａから中間時点ｔｂまでの第１区間でより大きい。このように電流ＩＱＷＧを制御することで、スタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化させることができる。
【００９１】
第２の速いスタートアップ方案として、発振器に適用された複数のキャパシタを制御することにある。図１３を参照すると、受信機は、アンテナ１３１０、パルス発生器、位相分割器、基底電流ＩＱＷＧ＿Ｏを出力する電流供給器ＱＷＧ、追加電流ＩＱＷＧ＿Ａを出力する電流供給器Ａ−ＱＷＧ、電流ＩＱＷＧ＿Ａを取得するために基底電流ＩＱＷＧ＿Ｏ及び追加電流ＩＱＷＧ＿Ａを加える加算器、発振器、並びにキャパシタＣ１及びＣ２を含む。図１３に示すように、発振器はＬＣ−発振器として、２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）が適用される。２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）は発振器の差動ノードに接続されて制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃによって制御され、下記のように数式に示される。
【００９２】
【数４】
2019036956.tif 000006
【００９３】
２つのキャパシタの全体値が一定であるため、発振器の発振周波数は一定である。また、制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃを介して上記の数式（４）で表されるｋ値（可変容量キャパシタの可変値）を有する２つのキャパシタを制御することにより、２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）間のマッチングの有無が制御される。
【００９４】
制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃを制御することにより、開始時点ｔａから中間時点ｔｂまでのｋは１ではない値（例えば、ｋ＝１．８〜２．０）を有するようにし、該当の区間の間に２つのキャパシタが互いにミスマッチされるように（即ち、２つのキャパシタの容量値が異なるように）制御する。また、制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃを制御することにより、中間時点ｔｂから終了時点ｔｃまでのｋが１を有するようにし、該当の区間の間に２つのキャパシタが互いにマッチするように（即ち、２つのキャパシタの容量値が同じになるように）制御する。即ち、２つのキャパシタを開始時点ｔａから中間時点ｔｂまでは非対称的にし、中間時点ｔｂから終了時点ｔｃまでは対称的にすることでスタートアップ時間ＴＳＥＴを最小化する。
【００９５】
最後に第３の速いスタートアップ方案として、発振器に適用されたインダクターが予め決定された閾値よりも大きいＱ値（Ｑ−ｖａｌｕｅ）を有するようにする方案である。一実施形態による発振器はＬＣ−発振器として、アンテナ１３１０がインダクターとして適用される。
【００９６】
スタートアップ時間ＴＳＥＴは下記のように示される。
【００９７】
【数５】
2019036956.tif 000007
【００９８】
上記の数式（５）において、ｇｍは発振器のコアトランジスタのトランスコンダクタンスを示し、ｗ０は発振器の発振周波数を示し、ＲＴは発振器の出力抵抗を示す。ここで、ＲＴはＱ値の自乗に比例する。従って、発振器に適用されたインダクターが大きいＱ値を有するほど、スタートアップ時間ＴＳＥＴが√（１／Ｑ）に比例して減少する。
【００９９】
図１２は、中間時点ｔｂがスタートアップ時間ＴＳＥＴとＴＤＣの駆動時間ＴＳＳとの間の境界時点を示すものとして図示しているが、これは説明の便宜のためのものであって、中間時点ｔｂは開始時点ｔａと終了時点ｔｃとの間に位置する任意の時点（例えば、開始時点ｔａから終了時点ｔｃまでの区間を半分に割った時点）を示すことができる。
【０１００】
図１４は、一実施形態によるパルス幅制御部が適用された受信機の回路図を示す図である。
【０１０１】
図１４を参照すると、本実施形態による受信機１４００は、コントローラ１４１０、受信メインブロック１４２０、及びアンテナ１４３０を含む。受信機１４００はＲＦトランシーバーである。
【０１０２】
コントローラ１４１０は、パルスＶＰＵＬＳＥを生成して受信メインブロック１４２０に提供する。例えば、コントローラ１４１０には、互いに異なる発振周波数を有する低電力ＲＣ−発振器とメインＲＣ−発振器とがクロック発生器に含まれる。低電力ＲＣ−発振器は、メインＲＣ−発振器よりも低い周波数でクロック信号を生成するクロック発生器であって、低電力ＲＣ−発振器が用いられる場合にパルス発生器で長い周期のパルスＶＰＵＬＳＥが生成されるため、メインＲＣ−発振器が用いられる場合よりも受信機１４００の消費電力が少ない。図１４において、クロック信号ＶＲＣ１は低電力ＲＣ−発振器で生成された信号を示し、クロック信号ＶＲＣ２はメインＲＣ−発振器で生成された信号を示す。
【０１０３】
コントローラ１４１０は、アンテナ１４３０に入力される無線信号の周波数に基づいて低電力ＲＣ−発振器及びメインＲＣ−発振器のうちのいずれか１つを選択する。低電力ＲＣ−発振器及びメインＲＣ−発振器のうち、無線信号の周波数の２倍以上である周波数にクロック信号を生成可能ないずれか１つの発振器が選択される。低電力ＲＣ−発振器及びメインＲＣ−発振器の両方が無線信号の周波数の２倍以上である周波数を有する場合、低電力ＲＣ−発振器が選択されて、受信機１４００の消費電力はより減少する。
【０１０４】
電流供給器は、発振器に電流ＩＱＷＧを提供し、図１３に示したＱＷＧ及びＡ−ＱＷＧを含む。また、高速スタートアップ回路は、キャパシタミスマッチのための制御電圧ＶＰＵＬ＿Ｃを生成し、図１３に示した位相分割器に該当する。また、ＣＡＰ  Ｂａｎｋは、発振器に適用された複数のキャパシタを示し、図１３に示した２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）に該当する。
【０１０５】
パルス幅制御部は、発振器で生成されるパルスＶＰＵＬＳＥの幅を制御する。パルス幅制御部は、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴに基づいてパルスＶＰＵＬＳＥの幅を制御する。パルスＶＰＵＬＳＥの幅が広いほど、受信機１４００の動作時間が増加することになり、受信機１４００で消費される電力も増加する。従って、パルスＶＰＵＬＳＥの幅を最小化することにより、受信機１４００の消費電力を最小化する。但し、パルスＶＰＵＬＳＥの幅をむやみに小さくすると、ＴＤＣで有効出力が生成されない場合があるため、パルス幅制御部は、ＴＤＣで有効出力が生成される範囲内でパルスＶＰＵＬＳＥの幅を最小化する必要がある。
【０１０６】
例えば、パルス幅調整のために予め決定された無線信号（例えば、「１、０、１、０」など）がアンテナ１４３０に入力される。ここで、ＴＤＣの出力ＮＯＵＴを考慮して、パルス幅制御部は、予め決定された無線信号を有効として受信される範囲内でパルスＶＰＵＬＳＥの幅を最小化させる。
【０１０７】
図１４に示した各要素には、図１〜図１３を参照して上述した事項が適用されるため、より詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図１５は、一実施形態による受信機の消費電力を説明するための図である。
【０１０９】
図１５は、受信機の消費電力に影響を及ぼすデータレート及びパルス幅が制御されるケースを示す。
【０１１０】
データレートが受信機の消費電力に影響を及ぼす。図１５に示す第１ケース１５１０と第２ケース１５２０とは、互いに異なるデータレートを有する無線信号を受信する例を示す。パルスの周期は、無線信号のＯＯＫモジュレーション周期の１／２倍よりも小さいか又は同一でなければならないため、第２ケース１５２０よりも第１ケース１５１０で受信機が頻繁にパワーオンされて動作しなければならない。従って、第１ケース１５１０よりも第２ケース１５２０で受信機の消費電力がより小さい。即ち、無線信号のデータレートが低いほど受信機の消費電力は減少する。
【０１１１】
また、パルス幅が受信機の消費電力に影響を及ぼす。図１５に示す第３ケース１５３０と第４ケース１５４０とは、互いに異なるパルス幅に対する例を示す。受信機は、パルスがハイである区間でパワーオンされて動作するため、パルス幅に比例して受信機の消費電力が増加する。従って、第４ケース１５４０が第３ケース１５３０よりも受信機の消費電力がより小さくなる。即ち、パルス幅が小さいほど受信機の消費電力は減少する。
【０１１２】
図１６及び図１７は、一実施形態によるＥＤが適用された受信機を説明するための図である。
【０１１３】
図１６を参照すると、本実施形態による受信機１６００は、アンテナ１６１０、クロック発生器１６２０、パルス発生器１６３０、発振器１６４０、ＥＤ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１６５０、ＲＦ増幅器１６６０、及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１６７０を含む。図１に示した測定部１４０はＥＤ１６５０に対応し、この場合、受信機１６００は、ＥＤ１６５０を用いて検出した発振信号ＶＯＳＣの包絡線ＶＥＤに基づいて無線信号ＶＲＦを受信する。
【０１１４】
アンテナ１６１０に無線信号ＶＲＦが入力される。クロック発生器１６２０は、クロック信号を生成してパルス発生器１６３０に提供する。パルス発生器１６３０は、受信されたクロック信号に基づいて、予め決定された周期でパルスＶＰＵＬＳＥを生成する。発振器１６４０は、パルスＶＰＵＬＳＥによって駆動されて無線信号ＶＲＦに基づいて発振信号ＶＯＳＣを生成するＬＣ−発振器である。
【０１１５】
アンテナ１６１０、クロック発生器１６２０、パルス発生器１６３０、発振器１６４０については、図１〜図１５を参照して上述した事項が適用されるため、より詳細な説明は省略する。
【０１１６】
ＥＤ１６５０は、発振信号ＶＯＳＣの包絡線ＶＥＤを検出する。検出された包絡線ＶＥＤは、ＲＦ増幅器１６６０を介して増幅される。図１６において、増幅された包絡線はＶＥＤ１として図示する。図１６では、説明の便宜のために１つのＲＦ増幅器を図示しているが、１つ以上のＲＦ増幅器が制限されることなく適用される。
【０１１７】
ＡＤＣ１６７０は、アナログ形態の包絡線ＶＥＤをデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１６７０で変換されたデジタル信号が予め決定された閾値と比較されることにより、無線信号ＶＲＦが受信される。デジタル信号が予め決定された閾値よりも大きい場合、該当の無線信号ＶＲＦは「１」として受信され、反対にデジタル信号が予め決定された閾値よりも小さい場合、該当の無線信号ＶＲＦは「０」として受信される。図１６において、受信信号はＶＯＵＴとして出力される。
【０１１８】
図１７は、無線信号ＶＲＦ、パルスＶＰＵＬＳＥ、包絡線信号ＶＥＤ、増幅された包絡線信号ＶＥＤ１、及び受信信号ＶＯＵＴを示す。
【０１１９】
パルスＶＰＵＬＳＥは、無線信号ＶＲＦ周波数の２倍以上の周波数で生成される。パルスＶＰＵＬＳＥがハイである場合に、発振器で発振信号が生成され、発振信号に対する包絡線信号ＶＥＤが検出される。包絡線信号ＶＥＤは、ＲＦ増幅器を介して増幅され、増幅された包絡線信号ＶＥＤ１の振幅が予め決定された閾値の振幅と比較されて受信信号ＶＯＵＴが出力される。
【０１２０】
図１８は、一実施形態による受信方法を示すフローチャートである。
【０１２１】
図１８は、受信機によって実行される受信方法を示す。
【０１２２】
ステップＳ１８１０において、受信機は、予め決定された周期の区間に予め決定された周期のパルスを生成する。ここで、予め決定された周期は、アンテナに入力された無線信号のＯＯＫモジュレーション周期の１／２倍以下である。
【０１２３】
ステップＳ１８２０において、受信機は、パルスの間にアンテナによって受信された無線信号に基づいて発振信号を生成する。例えば、パルスが生成された間にアンテナに入力された無線信号が「１」である場合、受信機は無線信号が「０」である場合よりも迅速に発振を始めて長い時間の間に発振する。
【０１２４】
ステップＳ１８３０において、受信機は、パルスの間に発振信号の発振程度を測定する。例えば、受信機にＴＤＣが適用される場合、受信機は、発振程度として発振信号が発振する発振時間に比例するＴＤＣの出力を生成する。或いは、受信機にＥＤが適用される場合、受信機は、発振程度として発振信号の包絡線を検出する。ステップＳ１８２０で発振信号を生成すること及びステップＳ１８３０において発振程度を測定することは、パルスに基づいて活性化される。
【０１２５】
無線信号は測定された発振程度に基づいて受信される。例えば、無線信号は、生成されたＴＤＣの出力が予め決定された閾値を超過するか否かに基づいて受信される。或いは、無線信号は、検出された包絡線の振幅が予め決定された閾値を超過するか否かに基づいて受信される。
【０１２６】
上述した受信方法によると、電力消耗が低く、応答遅延がなく、受信感度が優れた受信機が提供される。また、受信機が極めて短いパルスに応じてアクティブ区間を最小化して殆どターンオフとして動作することで、受信機の電力消耗を最小化することができる。また、無線信号のＯＯＫモジュレーション周期の１／２倍以下の周期で受信機をパワーオンして応答遅延がないながらも最小の能動区間で動作することで、平均電力消耗を最小化することができる。
【０１２７】
図１８に示した各ステップには、図１〜図１７を参照して上述した事項がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。
【０１２８】
図１９は、一実施形態によるパルス発生器で生成されるパルス幅を制御する方法を示すフローチャートである。
【０１２９】
図１９は、受信機によって実行されるパルス幅を制御する過程を示す。
【０１３０】
ステップＳ１９１０において、受信機は、測定された発振程度が予め決定された閾値を超過するか否かを判断する。例えば、受信機にＴＤＣが適用される場合、ＴＤＣは発振程度として発振信号の発振時間に比例する出力を生成し、受信機は生成されたＴＤＣの出力が予め決定された閾値を超過するか否かを判断する。或いは、受信機にＥＤが適用される場合、ＥＤは発振程度として発振信号の包絡線を検出し、受信機は検出された包絡線の振幅が予め決定された閾値を超過するか否かを判断する。
【０１３１】
測定された発振程度が予め決定された閾値を超過する場合、ステップＳ１９２０において、受信機は、パルス発生器から出力されるパルス幅を減少させる。例えば、受信機はパルス幅を所定の大きさ又は比率だけ減少させる。
【０１３２】
反対に、測定された発振程度が予め決定された閾値を超過しない場合、ステップＳ１９３０において、受信機は、パルス発生器から出力されるパルス幅を増加させる。例えば、受信機はパルス幅を所定の大きさ又は比率だけ増加させる。
【０１３３】
ステップＳ１９２０又はステップＳ１９３０でパルス幅が制御されると、ステップＳ１８１０が実行される。
【０１３４】
図１９に示した各ステップには、図１〜図１８を参照して上述した事項がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。
【０１３５】
以上の実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組合せで具現される。例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は１つが使用されるものとして説明する場合もあるが、当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが分かる。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。
【０１３６】
ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこれらのうちの１つ以上の組合せを含み、希望通りに動作するように処理装置を構成し、独立的又は結合的に処理装置に命令する。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈され、処理装置に命令又はデータを提供するためのあらゆる類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、或いは送信される信号波を介して永久的又は一時的に具現化される。ソフトウェアは、ネットワークに連結されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されるか又は実行される。ソフトウェア及びデータは１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。
【０１３７】
本実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組合せて含む。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。ハードウェア装置は、本発明に示す動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【０１３８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１００、２００、７００、１４００、１６００    受信機
１１０、２１０、７３０、１３１０、１４３０、１６１０    アンテナ
１２０、２３０、１６３０    パルス発生器
１３０、２４０、１６４０    発振器
１４０    測定部
２２０、１６２０    クロック発生器
２５０    ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）
７１０、１４１０    コントローラ
７２０、１４２０    受信メインブロック
１５１０〜１５４０    第１〜第４ケース
１６５０    ＥＤ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）
１６６０    ＲＦ増幅器
１６７０    ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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