(57)【要約】【課題】無線信号とノイズとの判別精度を向上させ、通信の信頼性を向上させることができる無線受信装置を提供する。【解決手段】スイッチ３は、アンプ４をアンテナ２又は抵抗Ｒ１に接続する。積分ブロック７は、アンプ４から出力された信号を所定の積分期間において積分する。信号処理部９は、スイッチ３に抵抗Ｒ１とアンプ４とを接続させてオフ状態とし、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値を算出し、このオフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´とを設定する。そして、信号処理部９は、オン状態において、積分値信号ＡＤ０が判定範囲設定部により設定された上限値ＲＥＦＵ´を越えた場合に、アンテナ２で受信された信号が前記無線信号であると判別する。【選択図】図１
2008301423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期のパルスが配列された無線信号を前記所定周期と同期したタイミングで受信し、受信した無線信号をベースバンド信号に復調する無線受信装置であって、
前記無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信された信号を増幅するアンプと、
前記アンプを前記アンテナ又は所定の抵抗値を有する接地部に接続するスイッチと、
前記アンプから出力された信号を所定の積分期間において積分する積分部と、
前記スイッチ部に前記接地部と前記アンプとを接続させてオフ状態とし、前記積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により算出されたオフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、前記判定範囲の上限値と下限値とを設定する判定範囲設定部と、
前記スイッチに前記アンプと前記アンテナとを接続させたオン状態において、前記積分部による積分値が前記判定範囲設定部により設定された上限値を越えた場合に、前記アンテナで受信された信号が前記無線信号であると判別する無線信号判別部と、
前記無線信号判定部により前記アンテナで受信された信号が無線信号であると判定された場合に、この無線信号を復調する復調部とを備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記平均値算出部は、前記オン状態において、前記積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値を算出し、
前記オン状態平均ノイズ値と前記オフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定する処理を定期的に行うノイズ判定部を更に備え、
前記判定範囲設定部は、前記ノイズ判定部により前記オン状態平均ノイズ値と前記オフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下であると判定された場合に、前記オフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、前記判定範囲の上限値と下限値とを設定することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記オフ状態において、前記積分部により算出された積分値が、前記予め定められた判定範囲内となるように、前記積分部のオフセットを調節するオフセット初期調節部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の無線受信装置。
【請求項４】
前記オン状態において、前記積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差を、前記予め定められた判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、前記アンプの増幅率を調節する増幅率初期調節部を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線受信装置。
【請求項５】
前記オフ状態において、前記積分部により算出された積分値が、前記判定範囲設定部により設定された判定範囲内となるように前記積分部のオフセットを定期的に調節するオフセット調節部を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線受信装置。
【請求項６】
前記オン状態において、前記積分部により算出された積分値の最大値と最小値との差を前記判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、前記アンプの増幅率を調節する処理を定期的に実行する増幅率調節部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の周期でパルスが配列された無線信号を受信する無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定の周期タイミングに同期したパルス信号からなるパルス信号列を用いて超広帯域な通信を行うウルトラワイドバンド（UWB：Ultra Wide Band）通信方式が注目されている。ＵＷＢ通信の一態様として、搬送波を用いず、例えばパルス幅が１ｎｓｅｃ（ナノ秒）以下等の極めて短いパルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、無線信号の受信強度を検出し、受信強度が所定の判定レベルを超えるか否かによって、無線信号とノイズとを判別してノイズを受信しないようにした無線装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表平１０−５０８７２５号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献２に記載の無線装置のように、無線信号の受信強度を検出して受信強度が所定の判定レベルを超えるか否かによって無線信号とノイズとを判別し、ノイズを受信しないようにする技術を上述のＵＷＢ受信装置に適用することにより、ノイズの影響を低減することが考えられる。しかし、ＵＷＢ通信は、搬送波を用いず、例えばパルス幅が１ｎｓｅｃ以下等の極めて短いパルス信号を用いるために、他の無線通信方式と比較して送信電力スペクトル密度が非常に低く、ノイズのレベルと無線信号パルスのレベルとの差異が小さく、無線信号とノイズとを判別することができる判定レベルの設定が困難であるという不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、無線信号とノイズとの判別精度を向上させ、通信の信頼性を向上させることができる無線受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による無線受信装置は、所定周期のパルスが配列された無線信号を前記所定周期と同期したタイミングで受信し、受信した無線信号をベースバンド信号に復調する無線受信装置であって、前記無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナで受信された信号を増幅するアンプと、前記アンプを前記アンテナ又は所定の抵抗値を有する接地部に接続するスイッチと、前記アンプから出力された信号を所定の積分期間において積分する積分部と、前記スイッチ部に前記接地部と前記アンプとを接続させてオフ状態とし、前記積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値を算出する平均値算出部と、前記平均値算出部により算出されたオフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、前記判定範囲の上限値と下限値とを設定する判定範囲設定部と、前記スイッチに前記アンプと前記アンテナとを接続させたオン状態において、前記積分部による積分値が前記判定範囲設定部により設定された上限値を越えた場合に、前記アンテナで受信された信号が前記無線信号であると判別する無線信号判別部と、前記無線信号判定部により前記アンテナで受信された信号が無線信号であると判定された場合に、この無線信号を復調する復調部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、スイッチにより接地部とアンプとが接続されてオフ状態にされ、積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値が算出され、オフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、前記判定範囲の上限値と下限値とが設定される。そして、スイッチにアンプとアンテナとを接続させたオン状態において、積分部による積分値が判定範囲設定部により設定された上限値を越えた場合に、アンテナで受信された信号が無線信号であると判別される。
【０００８】
すなわち、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、アンテナにより受信される無線信号のレベルが全体的に上昇することとなるが、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心となるように判定範囲の上限値と下限値とが設定されるため、無線信号とノイズとの判別精度を向上させ、通信の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
また、前記平均値算出部は、前記オン状態において、前記積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値を算出し、前記オン状態平均ノイズ値と前記オフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定する処理を定期的に行うノイズ判定部を更に備え、前記判定範囲設定部は、前記ノイズ判定部により前記オン状態平均ノイズ値と前記オフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下であると判定された場合に、前記オフ状態平均ノイズ値が、予め定められた判定範囲の中心となるように、前記判定範囲の上限値と下限値とを設定することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、オン状態において、積分部により算出された積分値の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値が算出され、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定する処理が定期的に行われる。そして、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲設定部により設定された判定範囲の中心となるように、判定範囲の上限値と下限値とが設定される。すなわち、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、オフ状態からオン状態に切り換えても、背景雑音に起因するノイズが発生している場合のように無線信号のレベルが変化しない。そのため、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定した場合において、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心になるように判定範囲の上限値及び下限値を設定することで、熱雑音に起因するノイズが発生している場合であっても、無線信号とノイズとを精度良く切り分けることが可能となる。また、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心になるように判定範囲の上限値及び下限値を設定する処理が定期的に行われるため、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、絶えず判定範囲を適切な値に設定することができる。
【００１１】
また、前記オフ状態において、前記積分部により算出された積分値が、前記予め定められた判定範囲内となるように、前記積分部のオフセットを調節するオフセット初期調節部を更に備えることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、積分部により算出された積分値が、予め定められた判定範囲内となるように積分部のオフセットが調節されるため、オフセットが過大となって正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００１３】
また、前記オン状態において、前記積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差を、前記予め定められた判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、前記アンプの増幅率を調節する増幅率初期調節部を更に備えることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、オン状態において、積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差が、予め定められた判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、アンプの増幅率が調節されるため、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００１５】
また、前記オフ状態において、前記積分部により算出された積分値が、前記判定範囲設定部により設定された判定範囲内となるように前記積分部のオフセットを定期的に調節するオフセット調節部を更に備えることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、積分部により算出された積分値が、予め定められた判定範囲内となるように積分部のオフセットが調節する処理が定期的に行われるため、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００１７】
また、前記オン状態において、前記積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差を前記判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、前記アンプの増幅率を調節する処理を定期的に実行する増幅率調節部を更に備えることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、オン状態において、積分部により得られた積分値の最大値と最小値との差が、判定範囲設定部により設定された判定範囲の上限値と下限値との差に近づけるように、アンプの増幅率が定期的に調節されるため、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無線信号とノイズとの判別精度を向上させ、通信の信頼性を向上させることができる無線受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線受信装置１のブロック図である。図２は、図１に示す無線受信装置１によって受信されるウルトラワイドバンドの無線信号の一例を示す説明図である。図２（ａ）は通信フレームＦ１の一例を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における符号Ａの部分を拡大して示した図である。図２（ａ）に示すように、通信フレームＦ１は、パルス同期用の連続パルス列Ｆ１１（同期用パルス列）と、ビット同期用パルス配列Ｆ１２と、ユニークワードＦ１３と、データ部Ｆ１４とを備えている。また、図２（ｂ）に示すように、短パルス信号Ｐは周期ｔ１（例えば５０ｎｓｅｃ）で配置されており、短パルス信号Ｐのパルス幅は例えば１ｎｓｅｃにされている。
【００２１】
連続パルス列Ｆ１１は、通信フレームＦ１と無線受信装置１における短パルス信号Ｐの受信タイミングとを同期させるためのパルス列で、例えば１００μｓｅｃ〜９００μｓｅｃ程度の期間、短パルス信号Ｐが５０ｎｓｅｃ周期で連続するようにされている。ビット同期用パルス配列Ｆ１２は、ビット同期をとるためのパルス列で、予め設定された単位期間ｔ０毎に、短パルス信号Ｐが無いパルス無区間Ｂ０と、短パルス信号Ｐが５０ｎｓｅｃ
周期で連続するパルス有区間Ｂ１とが交互に配置されるようになっている。ユニークワードＦ１３は、ビット同期用パルス配列Ｆ１２とデータ部Ｆ１４とを区別するためのパルス列である。
【００２２】
データ部Ｆ１４は、パルス無区間Ｂ０と、パルス有区間Ｂ１とによって、１ビットのデータの論理値を表すようにされており、例えばパルス無区間Ｂ０がビット「０」、パルス有区間Ｂ１がビット「１」を表すようにされている。
【００２３】
図１に示す無線受信装置１は、アンテナ２、スイッチ３、アンプ４、フィルタ５、検波器６、積分ブロック７−１〜７−ｎ（積分部）、加算器８、信号処理部９、ゲート信号生成部１０、及び位相制御部１１を備える。
【００２４】
アンテナ２は、ウルトラワイドバンドの無線信号を受信する受信用アンテナである。スイッチ３は、信号処理部９の制御の下、アンプ４の入力側をアンテナ２又は所定の抵抗値を有する抵抗Ｒ１（接地部）に接続する。アンプ４は、アンテナ２で受信された信号を増幅する増幅回路である。フィルタ５は、アンプ４の出力信号を濾波する帯域フィルタである。検波器６は、フィルタ５の出力信号を包絡線検波し、検波信号Ｋ１として積分ブロック７−１〜７−ｎへ出力する検波器である。アンテナ２、スイッチ３、アンプ４、フィルタ５、及び検波器６によって、アンテナ２で受信された例えば３．２ＧＨｚの帯域の無線信号は、包絡線検波されて、数百ＭＨｚ、例えば５００ＭＨｚ程度に周波数変換され、パルス復調される。
【００２５】
積分ブロック７−１〜７−ｎ（ｎは正の整数）は、検波器６から出力された検波信号Ｋ１を、位相制御部１１から出力されたゲート信号Ｇ１〜Ｇｎで示されるウィンドウ期間について積分し、積分信号Ｓ１〜Ｓｎとして出力する積分回路７１−１〜７１−ｎと、積分回路７１−１〜７１−ｎから出力された積分信号Ｓ１〜Ｓｎをデジタル値に変換し、積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎとして出力するＡＤ変換器７２−１〜７２−ｎとを備えている。ＡＤ変換器７２−１〜７２−ｎは、例えば８ｂｉｔ、２５５段のＡＤ変換器である。以下、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。なお、積分ブロック７は、複数設けられている例に限られず、一つであってもよい。この場合、加算器８を設けなくてもよい。
【００２６】
図３は、図１に示す積分回路７１の構成の一例を示す回路図である。図３に示す積分回路７１は、ゲート信号Ｇ１〜Ｇｎが例えばハイレベルの間のみ、検波信号Ｋ１を積分する積分器７１１と、信号処理部９からデジタル信号で出力されたオフセット調節信号Ｑ１をアナログ電圧に変換するＤＡ変換器７１２と、積分器７１１の出力電圧とＤＡ変換器７１２の出力電圧とを加算して、積分信号Ｓ１〜ＳｎとしてＡＤ変換器７２へ出力する加算器７１３とを備えている。
【００２７】
オフセット調節信号Ｑ１は、正負の値を取り得るようにされており、ＤＡ変換器７１２の出力電圧も、正負の電圧値を取り得る。これにより、信号処理部９は、オフセット調節信号Ｑ１の値を調節することで、積分回路７１から出力される積分信号Ｓ１〜Ｓｎの電圧レベルを全体的に増大させたり、減少させたりすることができ、積分回路７１に信号が入力されていない場合の積分回路７１の出力電圧レベル、いわゆるオフセットを適宜調節可能にされている。
【００２８】
図１に示す加算器８は、積分ブロック７−１〜７−ｎから出力される積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎを加算して積分値信号ＡＤ０として信号処理部９へ出力する加算回路である。ゲート信号生成部１０は、例えば発振回路を備えて構成されており、ウルトラワイドバンド通信における無線信号パルスの周期と同一の周期で積分回路７１−１〜７１−ｎに積分動作をさせるべく、周期ｔ１毎に積分期間、すなわちウィンドウ期間を示す基準ゲート信号Ｇを出力する回路部である。
【００２９】
位相制御部１１は、ゲート信号生成部１０から出力された基準ゲート信号Ｇと信号処理部９からの制御信号とに基づいて、基準ゲート信号Ｇの位相を、積分回路７１−１〜７１−ｎにそれぞれ積分動作をさせるタイミングを示すべく変化させ、ゲート信号Ｇ１〜Ｇｎとして積分回路７１−１〜７１−ｎへそれぞれ出力する。これにより、積分ブロック７−１〜７−ｎによって、互いに異なるタイミングのウィンドウ期間において検波信号Ｋ１が積分される。
【００３０】
信号処理部９は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成された制御回路であり、積分ブロック７−１〜７−ｎから出力される積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎに基づいて、受信パルスとの同期タイミングを取得し、維持すると共に、加算器８から出力される積分値信号ＡＤ０に基づいて無線信号からデータを復調し、データＤｏｕｔとして外部へ出力する回路部である。
【００３１】
図４は、信号処理部９のブロック図である。図４に示す信号処理部９は、初期判定範囲記憶部９１、信号到来判定部９２、同期部９３、信号捕捉部９４、ベースバンド復調部９５（復調部）、オフセット初期調節部９６、及び増幅率初期調節部９７を備えている。
【００３２】
同期部９３は、例えば積分ブロック７−１〜７−ｎから出力される積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎを比較して、最も積分値が大きくなる積分ブロック７−１〜７−ｎに供給されているゲート信号のタイミングを同期タイミングとして取得する。そして、同期部９３は、位相制御部１１から出力されるゲート信号Ｇ１〜Ｇｎのうちいずれかを同期タイミングと一致させることで、パルス同期を実行する。この場合、同期タイミングと一致したゲート信号によって、同期ウィンドウ期間が示される。
【００３３】
なお、積分ブロック７を一つとし、当該積分ブロックのゲート信号のタイミングをずらしながら最も大きな積分値が得られるタイミングを探索して同期タイミングを取得するようにしてもよい。
【００３４】
信号捕捉部９４は、同期確立後に、例えば無線送信装置と無線受信装置１との間での内部クロック信号の周波数偏差等に起因する同期ずれに対して、同期タイミング、すなわち同期ウィンドウ期間のタイミングをシフトさせることで同期を維持し、信号を捕捉し続けることを可能にする。
【００３５】
初期判定範囲記憶部９１は、ユーザによる操作入力に従って設定された、後述する初期判定範囲の上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとが、予め記憶されており、上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとを信号到来判定部９２へ出力する。例えば、上限値ＲＥＦＵは、通信フレームＦ１が受信された場合に得られると想定される積分値信号ＡＤ０のレベルより低く、背景雑音が受信された場合に得られると想定される積分値信号ＡＤ０のレベルより高い値が初期値として設定されている。また、例えば、下限値ＲＥＦＤは、背景雑音が受信された場合に得られると想定される積分値信号ＡＤ０と同程度のレベルが初期値として設定されている。
【００３６】
信号到来判定部９２は、加算器８から出力された積分値信号ＡＤ０が、後述する判定範囲設定部９２３により設定された上限値ＲＥＦＵ´を超えた場合、アンテナ２で得られた信号は、ノイズではなく無線信号であると判定し、無線信号が受信された旨の判定通知信号Ｑ３をベースバンド復調部９５へ出力する。ベースバンド復調部９５は、判定通知信号Ｑ３が出力されると、復調動作を開始する。
【００３７】
図５は、ベースバンド復調部９５の動作の説明図である。図５に示すように、ベースバンド復調部９５は、アンテナ２で受信された通信フレームＦ１のデータ部Ｆ１４を復調する場合、単位期間ｔ０の間、加算器８から出力された積分値信号ＡＤ０を積算し、得られた積算値が予め記憶する論理判定閾値Ｔｈ以上になると、短パルス信号Ｐが配置されたパルス有区間Ｂ１と判定し、得られた積算値が論理判定閾値Ｔｈに満たないと、短パルス信号Ｐが配置されていないパルス無区間Ｂ０と判定し、さらにパルス有区間Ｂ１を論理値「１」、パルス無区間Ｂ０を論理値「０」と判定することにより、アンテナ２で得られた信号を復調し、データＤｏｕｔを生成する。
【００３８】
なお、ベースバンド復調部９５は、例えばパルス無区間Ｂ０の次にパルス有区間Ｂ１が組み合わされて１ビットが構成されていれば論理値「１」、パルス有区間Ｂ１の次にパルス無区間Ｂ０が組み合わされて１ビットが構成されていれば論理値「０」としてデータＤｏｕｔを生成する構成としてもよい。
【００３９】
オフセット初期調節部９６は、オフ状態において、積分ブロック７−１〜７−ｎで算出された積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎが、初期判定範囲記憶部９１に記憶された上限値ＲＥＦＵ≧ＡＤ１〜ＡＤｎ≧下限値ＲＥＦＤとなるように、オフセット調節信号Ｑ１を積分回路７１−１〜７１−ｎに出力して積分回路７１−１〜７１−２のオフセットを個別に調節する。
【００４０】
増幅率初期調節部９７は、オン状態において、積分ブロック７−１から出力された積分値信号ＡＤ１の、予め設定された期間内における最大値と最小値との差を、初期判定範囲記憶部９１に設定されている上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの差に近づけるように、増幅率調節信号Ｑ２を出力してアンプ４の増幅率を調節する。
【００４１】
図６は、信号到来判定部９２のブロック図である。信号到来判定部９２は、平均値算出部９２１、一時記憶部９２２、判定範囲設定部９２３、制御部９２４、判定範囲記憶部９２５、比較部９２６（無線信号判別部）、タイマ９２７、増幅率調節部９２８、及びオフセット調節部９２９を備えている。
【００４２】
平均値算出部９２１は、制御部９２４の制御の下、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値を算出すると共に、オン状態において、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値を算出する。
【００４３】
一時記憶部９２２は、平均値算出部９２１により算出されたオン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値とを記憶する。
【００４４】
判定範囲設定部９２３は、平均値算出部９２１により算出されたオフ状態平均ノイズ値が初期判定範囲記憶部９１に記憶された上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとによって定められる判定範囲の中心となるように、判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´とを算出し、判定範囲記憶部９２５に記憶させる。
【００４５】
ここで、判定範囲設定部９２３は、一時記憶部９２２に記憶されているオフ状態平均ノイズ値に、初期判定範囲記憶部９１に記憶された上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの差の半分の値である判定範囲の振幅を、オフ状態平均ノイズ値に加算して上限値ＲＥＦＵ´を算出すると共に、オフ状態平均ノイズ値から前記振幅を減じることで下限値ＲＥＦＤ´を算出する。
【００４６】
制御部９２４は、信号到来判定部９２の全体制御を司るものであり、ノイズ判定部９３０を備えている。ノイズ判定部９３０は、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下であるか否かを判定する処理を予め定められた周期毎に実行し、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定する一方、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値より大きい場合、熱雑音に起因するノイズが発生していないと判定する。所定の値としては、熱雑音に起因するノイズが発生していると考えられる値を採用することができる。
【００４７】
ここで、ノイズ判定部９３０は、タイマ９２７による計時時間をモニタし、この計時時間が所定時間となる毎に熱雑音に起因するノイズが発生しているか否かを判定する処理を行う。なお、所定時間としては、例えば、半日、１日、２日、３日、１週間、半月、１ヶ月といった時間を採用することができる。
【００４８】
比較部９２６は、オン状態において、積分値信号ＡＤ０が、上限値ＲＥＦＵ´を超えた場合、アンテナ２で得られた信号は、ノイズではなく無線信号であると判定し、無線信号が受信された旨の判定通知信号Ｑ３をベースバンド復調部９５へ出力する。タイマ９２７は、時間を計時する。
【００４９】
オフセット調節部９２９は、オフ状態平均ノイズ値が、判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲内となるように、積分回路７１−１〜７１−ｎのオフセットを定期的に調節する。ここで、オフセット調節部９２９は、タイマ９２７による計時時間をモニタし、この計時時間が所定時間となる毎に、オフ状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４をスイッチ３へ出力して、無線受信装置１をオフ状態にする。そして、オフセット調節部９２９は、積分値信号ＡＤ０が判定範囲記憶部９２５に記憶された判定範囲内に入るように、積分回路７１のオフセットを調節する。
【００５０】
増幅率調節部９２８は、オン状態において、積分ブロック７により得られた積分値の最大値と最小値との差を、判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差に近づけるように、アンプ４の増幅率を調節する。ここで、増幅率調節部９２８は、タイマ９２７による計時時間をモニタし、この計時時間が所定時間となる毎に、オン状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４をスイッチ３へ出力して、無線受信装置１をオン状態にする。そして、オフセット調節部９２９は、積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値との差が、判定範囲記憶部９２５に記憶された判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差より大きい場合、アンプ４の増幅率を下げ、積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値との差が、判定範囲記憶部９２５に記憶された判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差より小さい場合、アンプ４の増幅率を上げることでアンプ４の増幅率を調節する。
【００５１】
次に、上述のように構成された無線受信装置１の動作について説明する。まず、ノイズ判定部９３０により、オン状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４がスイッチ３に出力され、無線受信装置１がオン状態にされ、平均値算出部９２１により、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値が算出される。ここで、平均値算出部９２１は、積分値信号ＡＤ０に代えて、積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎのいずれかを用いてオン状態平均値を算出してもよい。
【００５２】
次に、ノイズ判定部９３０により、オフ状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４がスイッチ３に出力され、無線受信装置１がオフ状態にされ、平均値算出部９２１により、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値が算出され、一時記憶部９２２に記憶される。ここで、平均値算出部９２１は、積分値信号ＡＤ０に代えて、積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎのいずれかを用いてオフ状態平均値を算出してもよい。
【００５３】
次に、ノイズ判定部９３０により、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値より大きい場合、熱雑音に起因するノイズが発生していないと判定される一方、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値より小さい場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定される。
【００５４】
次に、ノイズ判定部９３０により熱雑音に起因するノイズが発生していると判定されると、判定範囲設定部９２３は、一時記憶部９２２に記憶されているオフ状態平均ノイズ値に初期判定範囲記憶部９１に記憶された上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとによって定められる振幅を加算し上限値ＲＥＦＵ´を算出すると共に、オフ状態平均ノイズ値から前記振幅を減じ下限値ＲＥＦＤ´を算出し、オフ状態平均ノイズ値を判定範囲の中心に設定する。そして、判定範囲設定部９２３は、オフ状態平均ノイズ値が許容範囲の中心に設定したとき、そのことを制御部９２４に通知する。次に、制御部９２４は、オン状態にするためにスイッチ３にスイッチ制御信号Ｑ４を出力して無線受信装置１をオン状態にする。
【００５５】
図７は、判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲を示す図であり、（Ａ）は初期の判定範囲を示し、（Ｂ）は熱雑音に起因するノイズが発生している場合を示し、（Ｃ）は判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲を示している。図７（Ａ）に示すように、熱雑音に起因するノイズが発生していない場合、オフ状態において積分値信号ＡＤ０は、上限値ＲＥＦＵ及び下限値ＲＥＦＤによって規定される判定範囲内に入っているため、無線信号を正しく受信することができる。しかしながら、図７（Ｂ）に示すように、熱雑音に起因するノイズが発生した場合、積分値信号ＡＤ０は、上限値ＲＥＦＵを超えてしまい、無線信号を正しく受信することができなくなる。そこで、図７（Ｃ）に示すように、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心となるように上限値ＲＥＦＵ´及び下限値ＲＥＦＤ´を設定する。これにより、熱雑音に起因するノイズが発生していてもアンテナ２により受信される無線信号を正しく受信することが可能となる。
【００５６】
次に、オフセット初期調節部９６の動作について説明する。なお、この動作は、例えば工場から出荷される直前において実行される。以下の説明では積分回路７１−１を例に挙げて説明する。まず、ユーザによりスイッチ３がオフされる等して、無線受信装置１がオフ状態にされる。次に、積分ブロック７−１で算出された積分値信号ＡＤ１が、上限値ＲＥＦＵより大きい場合は、積分回路７１−１のオフセットが所定の値だけ低下されるようなオフセット調節信号Ｑ１が積分回路７１−１に出力される。一方、積分値信号ＡＤ１が、下限値ＲＥＦＤより小さい場合は、積分回路７１−１のオフセットが所定の値だけ上昇されるようなオフセット調節信号Ｑ１が積分回路７１−１に出力される。そして、以上の処理が繰り返し実行され、オン状態における積分値信号ＡＤ１が、上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの範囲内に入るように積分回路７１−１のオフセットが調設される。
【００５７】
次に、増幅率初期調節部９７の動作について説明する。なお、この動作は、例えば工場から出荷される直前において実行される。まず、ユーザによりスイッチ３がオンされる等して、無線受信装置１がオン状態にされる。次に、積分値信号ＡＤ０の予め定められた期間内における最大値と最小値とが算出される。
【００５８】
次に、積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値との差が求められ、この差が上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの差よりも大きい場合、アンプ４の増幅率を所定の値だけ減少させるための増幅率調節信号Ｑ２がアンプ４に出力される。一方、積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値との差が上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの差よりも小さい場合、アンプ４の増幅率を所定の値だけ増大させるための増幅率調節信号Ｑ２がアンプ４に出力される。そして、以上の処理が繰り返し実行され、オン状態における積分値信号ＡＤ０の予め定められた期間内における最大値と最小値との差が、上限値ＲＥＦＵと下限値ＲＥＦＤとの差に近づくようにアンプ４の増幅率が調節される。
【００５９】
次に、オフセット調節部９２９の動作について説明する。まず、タイマ９２７による計時時間が所定時間になると、オフ状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４がスイッチ３に出力され、無線受信装置１がオフ状態にされる。次に、積分値信号ＡＤ０の予め定められた期間内における平均値が算出され、この平均値が判定範囲記憶部９２５に記憶された上限値ＲＥＦＵ´より大きい場合、オフセットを所定の値だけ低くするためのオフセット調節信号Ｑ１が積分回路７１−１〜７１−ｎに出力される。一方、積分値信号ＡＤ０の予め定められた期間内における平均値が判定範囲記憶部９２５に記憶された下限値ＲＥＦＤ´より小さい場合、オフセットを所定の値だけ高くするためのオフセット調節信号Ｑ１が積分回路７１−１〜７１−ｎに出力される。このような処理が繰り返し実行され、積分値信号ＡＤ０が判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲内に入るように、積分回路７１−１〜７１−ｎのオフセットが調節される。
【００６０】
次に、増幅率調節部９２８の動作について説明する。まず、タイマ９２７による計時時間が所定時間になると、オン状態にするためのスイッチ制御信号Ｑ４がスイッチ３に出力され、無線受信装置１がオン状態にされる。次に、予め定められた期間内において積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値とが特定され、特定された最大値と最小値との差が算出される。次に、この差が、判定範囲記憶部９２５に記憶された上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差よりも大きい場合、アンプ４の増幅率を所定の値だけ低くするための増幅率調節信号Ｑ２が積分回路７１−１〜７１−ｎに出力される。一方、積分値信号ＡＤ０の最大値と最小値との差が、判定範囲記憶部９２５に記憶された上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差よりも小さい場合、アンプ４の増幅率を所定の値だけ高くするための増幅率調節信号Ｑ２が積分回路７１−１〜７１−ｎに出力される。以上の処理が繰り返し実行され、オン状態における積分値信号ＡＤ０の予め定められた期間内における最大値と最小値との差が、上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´との差に近づくようにアンプ４の増幅率が調節される。
【００６１】
次に、無線信号が受信される際の無線受信装置１による動作について説明する。まず、アンテナ２により無線信号が受信されると、この無線信号はアンプ４で増幅され、フィルタ５で濾波され、検波器６で検波されて検波信号Ｋ１にされ、積分ブロック７−１〜７−ｎでそれぞれ積分される。
【００６２】
一方、ゲート信号生成部１０から、例えば周期ｔ１毎に例えば１０ｎｓｅｃのウィンドウ期間を示す基準ゲート信号Ｇが、位相制御部１１へ出力される。そして、位相制御部１１によって、基準ゲート信号Ｇのタイミングをシフトさせてそれぞれ異なるタイミングにされたゲート信号Ｇ１〜Ｇｎが、積分回路７１−１〜７１−ｎへ出力される。
【００６３】
次に、積分ブロック７−１〜７−ｎによって、ゲート信号Ｇ１〜Ｇｎで示されるウィンドウ期間において検波信号Ｋ１が積分され、その積分信号Ｓ１〜ＳｎがＡＤ変換器７２−１〜７２−ｎでデジタル変換されて積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎとして、加算器８及び信号処理部９へ出力される。
【００６４】
次に、加算器８により算出された積分値信号ＡＤ０が信号処理部９に入力され、この積分値信号ＡＤ０が上限値ＲＥＦＵ´を超えた場合、アンテナ２により無線信号が受信されたと判定され、復調動作が開始される。
【００６５】
このように、無線受信装置１によれば、スイッチ３により抵抗Ｒ１とアンプ４とが接続されてオフ状態にされ、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオフ状態平均ノイズ値が算出され、オフ状態平均ノイズ値が予め定められた判定範囲の中心となるように、上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´とが設定される。そして、スイッチ３にアンプ４とアンテナ２とを接続させたオン状態において、積分値信号ＡＤ０が判定範囲設定部９２３により設定された上限値ＲＥＦＵ´を越えた場合に、アンテナ２で受信された信号が無線信号であると判別される。
【００６６】
すなわち、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、アンテナ２により受信される無線信号のレベルが全体的に上昇することとなるが、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心となるように判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´とが設定されるため、無線信号とノイズとの判別精度を向上させ、通信の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
また、オン状態において、積分値信号ＡＤ０の一定時間の平均値であるオン状態平均ノイズ値が算出され、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定する処理が定期的に行われる。そして、オン状態平均ノイズ値とオフ状態平均ノイズ値との差が所定の値以下である場合、オフ状態平均ノイズ値が初期判定範囲記憶部９１により記憶された判定範囲の中心となるように、判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´と下限値ＲＥＦＤ´とが設定される。すなわち、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、オフ状態からオン状態に切り換えても、背景雑音に起因するノイズが発生している場合のように無線信号のレベルが変化しない。そのため、熱雑音に起因するノイズが発生していると判定した場合において、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心になるように判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´及び下限値ＲＥＦＤ´を設定することで、熱雑音に起因するノイズが発生している場合であっても、無線信号とノイズとを精度良く切り分けることが可能となる。また、オフ状態平均ノイズ値が判定範囲の中心になるように判定範囲の上限値ＲＥＦＵ´及び下限値ＲＥＦＤ´を設定する処理が定期的に行われるため、熱雑音に起因するノイズが発生している場合、絶えず判定範囲を適切な値に設定することができる。
【００６８】
また、オフセット初期調節部９６により、積分値信号ＡＤ１〜ＡＤｎが予め定められた判定範囲内となるように積分回路７１のオフセットが調節されるため、オフセットが過大となって正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００６９】
また、増幅率初期調節部９７により、積分値信号ＡＤ１が予め定められた判定範囲内となるようにアンプ４の増幅率が調節されるため、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００７０】
また、オフセット調節部９２９により、判定範囲設定部９２３により設定された判定範囲内となるように積分回路７１のオフセットが定期的に調節されるため、オフセットが過大となって正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【００７１】
また、増幅率調節部９２８により、積分値信号ＡＤ０が予め定められた判定範囲内となるようにアンプ４の増幅率が定期的に調節されるため、正常に無線信号の受信動作を実行できなくなるおそれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線受信装置のブロック図である。
【図２】図１に示す無線受信装置によって受信される無線信号の一例を示す説明図である。
【図３】図１に示す積分回路の構成の一例を示す回路図である。
【図４】信号処理部のブロック図である。
【図５】ベースバンド復調部の動作を説明するための説明図である。
【図６】信号到来判定部のブロック図を示している。
【図７】判定範囲設定部により設定された判定範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  無線受信装置
２  アンテナ
３  スイッチ
４  アンプ
５  フィルタ
６  検波器
７  積分ブロック
８  加算器
９  信号処理部
１０  ゲート信号生成部
１１  位相制御部
７１−１〜７１−ｎ  積分回路
７２−１〜７２−ｎ  ＡＤ変換器
９１  初期判定範囲記憶部
９２  信号到来判定部
９３  同期部
９４  信号捕捉部
９５  ベースバンド復調部
９６  オフセット初期調節部
９７  増幅率初期調節部
９２１  平均値算出部
９２２  一時記憶部
９２３  判定範囲設定部
９２４  制御部
９２５  判定範囲記憶部
９２６  比較部
９２７  タイマ
９２８  増幅率調節部
９２９  オフセット調節部
９３０  ノイズ判定部
ＡＤ０〜ＡＤｎ  積分値信号
【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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