(57)【要約】【課題】パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を効率的に検出する信号検出装置を提供する。【解決手段】サーチャ２０７のパルス発生器４１０は、シンボル周期毎に、複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生する。リファレンスパルスは受信パルス信号と乗算され、この乗算器出力に基づき、リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号が出力される。この際、相関器４０２は好ましくは複数のパルス位置単位に受信パルス信号とリファレンスパルスとの相関を検出する。相関器出力は２乗により符号成分を除去され、相関検出値が得られる。ウインドウ制御部４１２は、リファレンスパルスの位置をシフトさせる。リファレンスパルスのすべての位置について求められた相関検出値のうち最も大きい値をもつパルス位置が受信信号のパルス位置として選択される。【選択図】　図４
2004088276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する信号検出装置であって、
シンボル周期毎に、シンボル区間内のパルスが重複しないように複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生するパルス発生器と、
このリファレンスパルスを受信パルス信号と乗算する乗算器と、
この乗算器の出力に基づき、前記リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号を出力する相関器と、
この相関器の出力を２乗する演算手段と、
この２乗された信号を所定の回数ｎだけ加算した相関検出値を生成する加算手段と、
前記リファレンスパルスの位置をシフトするよう前記パルス発生器を制御する制御手段と、
前記リファレンスパルスのすべての位置について求められた前記相関検出値を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された複数の相関検出値を比較し最も大きい値をもつパルス位置を選択する手段と
を備えたことを特徴とする信号検出装置。
【請求項２】
前記相関器は、受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を表す検出信号を出力する検出器を複数有し、各検出器は、異なるパルス位置における前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を同時並列に検出するとともに前記演算手段および加算手段は複数の検出信号を並列に処理し、少なくとも１つの検出器は、複数のパルス位置単位に前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を検出することを特徴とする請求項１記載の信号検出装置。
【請求項３】
前記複数のパルス位置単位の相関検出値が他の相関検出値より大きい場合、当該複数のパルス位置を複数の検出器に分割して割り当てて再度相関検出値を求めることを特徴とする請求項２記載の信号検出装置。
【請求項４】
前記再度の相関検出値を求める際、前記所定の回数ｎをより少ない回数ｎ’に低減することを特徴とする請求項３記載の信号検出装置。
【請求項５】
前記相関器は、受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を表す検出信号を出力する単一の検出器を有し、この検出器は、前記複数のパルス位置単位に前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を検出することを特徴とする請求項１記載の信号検出装置。
【請求項６】
前記単一の検出器は、相関検出値が最も大きい前記複数のパルス位置単位の検出後、当該複数のパルス位置について逐次相関検出値を求め、相関検出値の最も大きいパルス位置を真のパルス位置とすることを特徴とする請求項５記載の信号検出装置。
【請求項７】
前記パルス発生器は、シンボル区間内の１または複数のパルス位置に対応するゲート信号に基づいて前記リファレンスパルスを発生し、前記検出器は、前記ゲート信号に応じてこのゲート信号により指定された期間内で前記乗算器の出力を積分する積分器を有する請求項２〜６のいずれかに記載の信号検出装置。
【請求項８】
前記パルス変調は、シンボル１に第１のパルスを割り当て、シンボル０に同じパルス位置で第１のパルスと逆極性の第２のパルスを割り当てるｂｉ−ｐｈａｓｅ方式のパルス変調である請求項１記載の信号検出装置。
【請求項９】
前記パルス変調は、シンボル１と０で異なるパルス位置を割り当てるパルス位置変調（ＰＰＭ：Ｐｕｌｓｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のパルス変調である請求項１記載の信号検出装置。
【請求項１０】
パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する信号検出方法であって、
シンボル周期毎に、シンボル区間内のパルスが重複しないように複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生するステップと、
このリファレンスパルスを受信パルス信号と乗算するステップと、
この乗算器の出力に基づき、全パルス位置の少なくとも一部について複数のパルス位置単位に、前記リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号を出力するステップと、
この相関器の出力を２乗するステップと、
この２乗された信号を所定の回数ｎだけ加算した相関検出値を、全パルス位置の少なくとも一部について複数のパルス位置単位に、生成するステップと、
前記リファレンスパルスの位置をシフトするよう前記パルス発生を制御するステップと、
前記リファレンスパルスのすべての位置について求められた前記相関検出値を記憶するステップと、
この記憶された複数の相関検出値を比較し最も大きい値をもつパルス位置を選択するステップと、
前記複数のパルス位置単位の相関検出値が他の相関検出値より大きい場合、当該複数のパルス位置を複数の検出器に分割して割り当てて再度相関検出値を求めるステップと
を備えたことを特徴とする信号検出方法。
【請求項１１】
前記再度の相関検出値を求める際、前記所定の回数ｎをより少ない回数ｎ’に低減することを特徴とする請求項１０記載の信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する信号検出方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルス変調はベースバンドでパルスに情報を乗せて伝送する方式であり、搬送波を用いない分簡易な回路構成で通信が行える利点を有する。近年、データレート１００Ｍｂｐｓ以上の無線伝送を行う通信方式として、超広帯域（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅｂａｎｄ）を用いたパルス変調が注目されている。
【０００３】
パルス変調を用いた広帯域信号受信機の初期同期は受信信号のパルス位置検出が必要である。これは一般的にサーチャとよばれる検出器で行われる。パルス位置検出には、１相関器でスライディング相関を行うサーチ方法、高速化のため複数相関器でスライディング相関を行う方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
データレート１００Ｍｂｐｓ以上の無線伝送を行う場合、数ＧＨｚ程度の帯域を必要とし、パルスのピーク幅は１００ｐｉｃｏ−ｓｅｃ程度と狭くなるので高速で高効率な受信パルス信号位置の信号検出方法が必要になる。
【０００５】
高速化と回路規模はトレードオフの関係があり、小規模で高速化が達成できる初期同期方式が望まれる。
【０００６】
本発明は上述の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を効率的に検出する信号検出装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する、比較的小規模な回路構成を有する信号検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による信号検出装置は、パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する信号検出装置であって、シンボル周期毎に、シンボル区間内のパルスが重複しないように複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生するパルス発生器と、このリファレンスパルスを受信パルス信号と乗算する乗算器と、この乗算器の出力に基づき、前記リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号を出力する相関器と、この相関器の出力を２乗する演算手段と、この２乗された信号を所定の回数ｎだけ加算した相関検出値を生成する加算手段と、前記リファレンスパルスの位置をシフトするよう前記パルス発生器を制御する制御手段と、前記リファレンスパルスのすべての位置について求められた前記相関検出値を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された複数の相関検出値を比較し最も大きい値をもつパルス位置を選択する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
パルス発生器は、シンボル周期毎に、シンボル区間内のパルスが重複しないように複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生する。乗算器は、このリファレンスパルスを受信パルス信号と乗算する。相関器は、この乗算器の出力に基づき、前記リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号を出力する。演算手段は、この相関器の出力を２乗する。相関検出値を生成する加算手段は、この２乗された信号を所定の回数ｎだけ加算した相関検出値を生成する。制御手段は、前記リファレンスパルスの位置をシフトするよう前記パルス発生器を制御する。記憶手段は、前記リファレンスパルスのすべての位置について求められた前記相関検出値を記憶する。選択手段は、この記憶手段に記憶された複数の相関検出値を比較し最も大きい値をもつパルス位置を選択する。
【００１０】
好ましくは、前記相関器は、受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を表す検出信号を出力する検出器を複数有し、各検出器は、異なるパルス位置における前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を同時並列に検出するとともに前記演算手段および加算手段は複数の検出信号を並列に処理し、少なくとも１つの検出器は、複数のパルス位置単位に前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を検出する。本明細書において「複数のパルス位置単位に相関を検出する」とは、複数のパルス位置全体として相関検出値が求まるが、主としてどのパルス位置がその相関検出値に寄与しているかまでは分からないことを意味している。これによって、単一のパルス位置に対応するリファレンスパルスを発生する場合に比べて、前記リファレンスパルスの位置の、必要なシフト回数を低減することが可能となる。
【００１１】
前記複数のパルス位置単位の相関検出値が他の相関検出値より大きい場合、当該複数のパルス位置を複数の検出器に分割して割り当てて再度相関検出値を求める。
【００１２】
前記再度の相関検出値を求める際、前記所定の回数ｎをより少ない回数ｎ’に低減してもよく、これにより処理のより高速化が可能となる。
【００１３】
前記相関器は、受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を表す検出信号を出力する単一の検出器を有してもよく、この場合、この検出器は、好ましくは、前記複数のパルス位置単位に前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を検出する。この単一の検出器は、相関検出値が最も大きい前記複数のパルス位置単位の検出後、当該複数のパルス位置について逐次相関検出値を求め、相関検出値の最も大きいパルス位置を真のパルス位置とする。
【００１４】
好ましくは、前記パルス発生器は、シンボル区間内の１または複数のパルス位置に対応するゲート信号に基づいて前記リファレンスパルスを発生し、前記検出器は、前記ゲート信号に応じてこのゲート信号により指定された期間内で前記乗算器の出力を積分する積分器を有する。これにより、ゲート信号を利用することにより、リファレンスパルスの発生および積分期間の指定を容易に実現することができる。
【００１５】
本発明による信号検出方法は、パルス変調された信号を受信するパルス変調受信装置において受信パルス信号のパルス位置を検出する信号検出方法であって、シンボル周期毎に、シンボル区間内のパルスが重複しないように複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳してリファレンスパルスを発生するステップと、このリファレンスパルスを受信パルス信号と乗算するステップと、この乗算器の出力に基づき、全パルス位置の少なくとも一部について複数のパルス位置単位に、前記リファレンスパルスと受信パルス信号との相関を表す検出信号を出力するステップと、この相関器の出力を２乗するステップと、この２乗された信号を所定の回数ｎだけ加算した相関検出値を、全パルス位置の少なくとも一部について複数のパルス位置単位に、生成するステップと、前記リファレンスパルスの位置をシフトするよう前記パルス発生を制御するステップと、前記リファレンスパルスのすべての位置について求められた前記相関検出値を記憶するステップと、この記憶された複数の相関検出値を比較し最も大きい値をもつパルス位置を選択するステップと、前記複数のパルス位置単位の相関検出値が他の相関検出値より大きい場合、当該複数のパルス位置を複数の検出器に分割して割り当てて再度相関検出値を求めるステップとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
＜信号検出装置の概略構成＞
本発明の信号検出装置を用いたパルス変調送受信装置の一例の概略構成について図１および図２を参照しながら説明する。本実施の形態では、図３（ａ）に示したようなパルス波形と、図３（ｂ）に示したような自己相関を持つモノサイクリックパルスを用いる。
【００１８】
パルス変調送信装置は、図１に示すように、スクランブラ（Ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）１０１、パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０２、乗算器１０３、送信ＲＦ部１０４、送信アンテナ１０５で構成される。このパルス変調送信装置は、送信データ（ＴＸ　ｄａｔａ）をスクランブラ１０１によってランダム化して送信シンボルを生成した後、パルス発生器１０２で発生する図３（ａ）に示すようなモノサイクリック型パルスで変調を行い、送信ＲＦ部１０４で適正値にまで信号増幅を行い、送信アンテナ１０５から送信する。なお、スクランブラ１０１は、送信されるパルス波形が両極性の一方のデータに偏らないようにする機能を有する。
【００１９】
これに対してパルス変調受信装置は、図２に示すように、受信アンテナ２０１、受信ＲＦ部２０２、パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０３、乗算器２０４、積分ダンプ部（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ　＆　ｄｕｍｐ）２０５、デスクランブラ（Ｄｅ−ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）２０６、サーチャ（Ｓｅａｒｃｈｅｒ）２０７、トラッキングループ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｌｏｏｐ）２０８、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０９で構成されている。この受信装置は、受信信号を受信アンテナ２０１で受信し、受信ＲＦ部２０２で適正な形に整形し、受信機のパルス発生器２０３で発生するリファレンスパルスと乗算し、その信号を積分ダンプ部２０５で１シンボル周期分積分ダンプした復調シンボルについて、デスクランブラ２０６でデスクランブルすることでデータ復調し、復調データ（Ｄｅｍｏｄ．ｄａｔａ）を得る。また、受信信号の同期を取るために、電源投入時等の受信信号位置サーチを行うサーチャ２０７によるパルス位置のサーチ、および、トラッキングループ２０８による受信信号のパルス位置とリファレンスパルスとの位相差を基にしたトラッキングを行って、ＶＣＯ２０９を制御する同期捕捉を行う。
【００２０】
＜サーチャの概略構成＞
本発明の信号検出装置に係るサーチャ２０７の一例の概略構成について図４を参照しながら説明する。
【００２１】
図４のサーチャ２０７は乗算器（Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）４０１、相関器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）４０２、２乗演算部４０３、パルス位置推定部（Ｐｕｌｓｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）４０４、加算部（ａｄｄｅｒ）４０５、レジスタ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）４０６、比較器（Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）４０７、セレクタ（Ｓｅｌｅｃｔｏｒ）４０８、パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４１０、およびウインドウ制御部（Ｗｉｎｄｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１２で構成されている。
【００２２】
電源投入時のような非同期状態において、サーチャ２０７は、受信信号とパルス発生器４１０で発生した任意のパルス位置のリファレンスパルスとの乗算を行い、相関器４０２で１シンボル周期に渡って積分を行ってシンボルレート毎にＡ／Ｄ変換した後、１シンボル周期分遅延させたＡ／Ｄサンプル値と現時刻のＡ／Ｄサンプル値との差をとって２乗演算部４０３で２乗し、ウインドウ制御部４１２で設定された加算回数（ｎ）分だけ加算部４０５でシンボル加算を行い、相関検出値としてレジスタ４０６に記憶する、といったサーチ動作を行う。全サーチは、ウインドウ制御の制御情報に従ってリファレンスパルス発生器４１０のパルス位置を変えながら１シンボル周期内でのすべてのパルス位置について相関検出値を計算し、それぞれレジスタ４０６に記憶することで全サーチが完了する。ｎ回のシンボル加算は、後述するように、１パルス位置について複数シンボルに渡って相関検出値を加算することでパルス位置検出確率の向上を図るための処理である。
【００２３】
全サーチ完了の後、１シンボル周期内の得られたすべてのパルス位置の相関検出値について比較器４０７で比較し、最も大きい相関値のパルス位置をセレクタ４０８で選択して受信信号パルス位置としてトラッキングループに出力することで、初期同期が完了する。
【００２４】
図２に示したトラッキングループ２０８は、サーチャ２０７から得られたパルス位置情報を基に受信信号のパルス位置の追尾を行ってＶＣＯ２０９を制御し、ＶＣＯ２０９で発生するクロックに従って、復調タイミング、およびリファレンスパルス位置を決定する。雑音の影響や受信信号強度が弱くなってトラッキングループ２０８がロックはずれを起こした場合、ロックはずれ情報がサーチャ２０７に送られ、サーチャ２０７は再度、上記のようなサーチ動作を行う。
【００２５】
＜従来の初期同期方法＞
ここで、本発明の実施の形態の動作と比較するために、従来の初期同期方法について図３、図５を参照しながら簡単に説明する。本実施の形態におけるパルス変調は、図３（ａ）のパルス波形をスクランブルされたシンボル１に割り当て、同じパルス位置でその反転パルスをシンボル０に割り当てるといったｂｉ−ｐｈａｓｅ（２相）方式を用いている。
【００２６】
本実施の形態に用いたパルス変調信号は図５のＲＸパルス（ＲＸ　ｐｕｌｓｅ）に示すように、パルス周期（ｐｕｌｓｅ　ｐｅｒｉｏｄ）の６倍がシンボル周期（ｓｙｍｂｏｌ　ｐｅｒｉｏｄ）に相当する。但し、本発明において、パルス周期とシンボル周期との比率はこれに限るものではない。受信パルス変調信号に対する相関検出あるいは復調に用いるリファレンスパルス（ｓｅａｒｃｈｅｒ　ｐｕｌｓｅ）は、図５のｃａｓｅ（場合）１のように受信パルスと等しいパルス位置で発生させると、ｌａｇ＝０となり、図３（ｂ）の自己相関値が最大値となる。この最大値はパルス周期分積分した後に得られる値である。
通常のサーチャでは、ｃａｓｅ１のように、ｌｏｗの区間でパルス生成を行うゲート信号１（ｇａｔｅ　ｓｉｇｎａｌ１）を用いてシンボル周期でパルスを発生し、このゲートがｌｏｗとなる区間をシンボル周期内のすべてのパルス位置についてスライドすることによって全サーチを行う。本実施の形態ではパルス周期の１／２毎にスライドさせるとし、図５のｃａｓｅ１では、６パルス×２＝１２回パルス位置をスライドさせれば全サーチが完了する。
【００２７】
その際、１２個のパルス位置それぞれ１シンボル分のみの相関検出値では、比較選択を行っても雑音や信号減衰の影響で１２個の中から正しいパルス位置を検出できるとは限らない。そのため回線状況に合わせ、１パルス位置について複数シンボルに渡って相関検出値を加算することでパルス位置検出確率の向上を図る必要がある。このように、１パルス位置についてｎシンボル分（ｎは複数）の加算を行うとすると全サーチに要する時間は１２×ｎシンボル周期となる。よって、ｃａｓｅ１のサーチ用リファレンスパルスを用いた場合は全サーチに要する時間は１２×ｎシンボルである。
【００２８】
＜実施の形態によるサーチ方法＞
次に、本発明による実施の形態における信号検出装置に係る初期同期方法について図５〜図９を参照しながら説明する。
【００２９】
図５のｃａｓｅ２は、ｃａｓｅ１と同じタイミングのゲート信号１とこのゲート信号１からパルス周期分遅延させたゲート信号２を用い、ゲート信号１、２のタイミングで重畳されたパルスをサーチ用リファレンスパルス（ｓｅａｒｃｈｅｒ　ｐｕｌｓｅ）としてサーチを行う一例である。
【００３０】
さらに図５のｃａｓｅ３は、ゲート信号１、２とゲート信号２からパルス周期分遅延させたゲート信号３とを用い、ゲート信号１〜３のタイミングで重畳されたパルスをサーチ用リファレンスパルスとしてサーチを行う一例である。
【００３１】
ｃａｓｅ２、３では、通常のサーチを行うｃａｓｅ１に比べてサーチ時間の高速化を図るには、パルス発生器２０３を用いるとともに、サーチャ２０７内の相関器４０２として図６〜図９に示すような相関器を用いる。
【００３２】
パルス発生器４１０はウインドウ制御部４１２で設定されるゲート信号のようなゲートタイミング情報に従い、ｃａｓｅ１の場合はゲート信号１のｌｏｗ区間でリファレンスパルスを発生し、ｃａｓｅ２の場合はゲート信号１と２のＡＮＤをとったｌｏｗ区間で２つのパルスを重畳させたリファレンスパルスを発生し、ｃａｓｅ３の場合はゲート信号１〜３のＡＮＤをとったｌｏｗ区間で３つのパルスを重畳させたリファレンスパルスを発生する。これらリファレンスパルスを用いてサーチを行った後、所定位置だけパルスを移動して次のサーチを行う。後述するように、この移動位置の個数は従来より少なくて済む。
【００３３】
次に、サーチャ２０７の相関器４０２の具体例について説明する。
【００３４】
図６はゲート信号１〜３それぞれのパルス位置について独立に相関をとる３並列相関器４０２ａを示している。この３並列相関器４０２ａは、同一構成の３つの検出器（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ１〜３）６００から構成される。各検出器６００は、積分器（Ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）６０１、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）６０２、１シンボル遅延器６０３、加算器６０４から成る。３つの検出器６００は、積分器６０１でそれぞれゲート信号１〜３のそれぞれのｌｏｗの区間で乗算器４０１出力の積分を行い、Ａ／Ｄ変換器６０２で１シンボルレート毎にＡ／Ｄ変換した後、遅延器６０３で１シンボル周期分遅延させたＡ／Ｄサンプル値と現時刻のＡ／Ｄサンプル値との差を加算器６０４でとる。この加算器による減算は、ゲート区間の積分値の変化量を求めるためのものである。このような構成により、ゲート区間毎に積分器６０１をリセットする必要がなくなるので、積分器を簡易なアナログ回路で実現できる。加算器６０４の出力は、図４で上述したように２乗演算部４０３でそれぞれ２乗した後、ウインドウ制御部４１２で設定された加算回数（ｎ）分だけ加算器４０５でシンボル加算を行い、相関検出値としてレジスタ４０６に記憶する。なお、並列の検出器６００の各々に対応して、後段の２乗演算部４０３および加算器４０５も複数出力に対して並列に処理が実行される。
【００３５】
図７はゲート信号１と２とを重畳した重畳パルス位置、およびゲート信号３のパルス位置の２つのパルス位置について独立に相関をとる２並列相関器４０２ｂを示す。この２並列相関器４０２ｂは、２つの検出器７０１，７０２からなる。この各検出器は、図６に示した検出器６００と同じ構成のものであるが、一方の検出器７０１はゲート信号１，２の論理積をとるＡＮＤ回路７０５の出力をゲート信号として受け、他方の検出器７０２は、ゲート信号３を受ける。すなわち、検出器７０１，７０２は、ゲート信号１，２の重畳パルスのｌｏｗの区間およびゲート信号３のｌｏｗの区間でそれぞれ乗算器４０１出力の積分を行い、１シンボルレート毎にＡ／Ｄ変換器６０２でＡ／Ｄ変換した後、遅延器６０３で１シンボル周期分遅延させたＡ／Ｄサンプル値と現時刻のＡ／Ｄサンプル値との差を加算器６０４で求める。これら求められた信号は、図４に示したように、それぞれ２乗演算部４０３で２乗された後、ウインドウ制御部で設定された加算回数分だけシンボル加算をされ相関検出値としてレジスタ４０６に記憶される。この場合にも、並列の検出器７０１，７０２の各々に対応して、後段の２乗演算部４０３および加算器４０５も複数出力に対して並列に処理が実行される。この２並列相関器４０２ｂの具体的な動作については後述する。２並列相関器４０２ｂは、図６の３並列相関器４０２ａに比べて、小規模でありながら、なお従来に比べて十分な高速性を実現可能である。
【００３６】
図８はゲート信号１〜３の重畳パルス位置について相関をとるシリアル相関器４０２ｃを示す。このシリアル相関器４０２ｃは、単一の検出器８００からなる。この検出器８００は、図６に示した検出器６００と同じであるが、積分器６０１には、ゲート信号１〜３のＡＮＤ出力を生成するＡＮＤ回路８０５の出力を受ける。検出器８００は、そのｌｏｗの区間で積分器６０１により乗算器４０１出力の積分を行い、１シンボルレート毎にＡ／Ｄ変換器６０２でＡ／Ｄ変換した後、遅延器６０３で１シンボル周期分遅延させたＡ／Ｄサンプル値と現時刻のＡ／Ｄサンプル値との差を加算器６０４で求める。この出力は、それぞれ２乗した後、ウインドウ制御部で設定された加算回数分だけシンボル加算をされ相関検出値としてレジスタに記憶される。このシリアル相関器４０２ｃの具体的な動作については後述する。シリアル相関器４０２ｃは、図７の２並列相関器４０２ｂに比べても、さらに小規模であり、かつなお従来に比べて相当の高速性を実現可能である。
【００３７】
図９はゲート信号１〜３の重畳パルス位置について、１つの積分器でタイミングの異なる３つのゲート信号の相関値を積算してそれぞれの相関検出値を並列に出力するシリアル相関器４０２ｄを示す。このシリアル相関器４０２ｄは、積分器９０１、Ａ／Ｄ変換器９０２、遅延器９０４、加算器９０５、セレクタ９０６からなる検出器９００で構成されている。この検出器はＡＮＤ回路９０３によりゲート信号１〜３の重畳したｌｏｗの区間を生成し、この区間で乗算器４０１出力の積分を行う。さらに、ゲート信号１〜３の立ち上がりでＡ／Ｄ変換を行うタイミング信号ＣＫｃｔｌに従ってＡ／Ｄ変換器９０２でＡ／Ｄ変換した後、遅延器９０４に記憶された１サンプル前の積分値と現時刻の積分値との差分を加算器９０５で求め、ゲート信号１〜３のシンボル毎の積分値を順次セレクタに出力し、セレクタ９０６からゲート信号１〜３に対応する積分値をそれぞれｄｅｔｅｃｔ１〜３として出力する。これらの出力信号は、２乗演算部４０３でそれぞれ２乗された後、ウインドウ制御部で設定された加算回数分だけシンボル加算をされ相関検出値としてレジスタに記憶される。このシリアル相関器４０２ｄは、図８のシリアル相関器４０２ｃに比べて若干規模が増加するが、従来に比べて十分な高速性を実現可能である。
【００３８】
＜実施の形態における初期同期方法＞
次に本発明の実施の形態における初期同期方法について、図１０〜１３を参照しながら説明する。
【００３９】
図１０は、図６の３並列相関器を使用した場合の初期同期例を示すタイミング図である。図１０（ａ）は送信シンボルと受信信号のタイミングを示している。本例ではシンボル当たり６パルス周期としサーチ間隔は１／２パルス周期としているので、サーチのパルス位置は図１１のように計１２個となる。また、３並列相関器を用いてそれぞれ、図５のｃａｓｅ３のようにゲート信号１，２，３について独立にサーチを行って相関検出値ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ），ｃ３（ｔ）を求めるので、時刻ｔ＝１，２，３，４で図１１のようにパルス位置をシフトしてそれぞれ相関検出値を計算すれば全サーチが行えることになる。
【００４０】
送信時に割り当てられたパルス位置を図１１の設定可能なパルス位置においてｃ１（１）とすると、相関器４０２の出力である積分値は図１０（ｂ）のように表され、正しいパルス位置であるｃ１（１）の積分値はシンボル１の場合、図３（ｂ）のｌａｇ≒０における自己相関値、シンボル０の場合はそれを−１倍した値であり、他のパルス位置の積分値は雑音等の不確定成分となる。これら積分値について２乗をとって符号成分を除去し、図１０（ｃ）のようにｎシンボル分加算するとパルス位置当たりの相関検出値が得られる。
【００４１】
図１０では３並列相関器を用いているのでｎシンボル受信する毎に３つのパルス位置の相関検出値が得られ、４×ｎ周期後、すなわち時刻ｔ＝４ｎ＋１毎（ｎ＝０，１，２，…）に全サーチが終了し、相関検出値のピーク値ｃ１（１）が得られることになる。このとき得られた１２個の相関検出値の中から最も大きい値をもつパルス位置を検出し、その位置を受信信号のパルス位置として検出情報を出力して初期同期を終える。
【００４２】
図１２は図７の２並列相関器４０２ｂを使用した場合の初期同期例である。図１２（ａ）は送信シンボルと受信信号のタイミングを示している。本例では図１０と同様なパルス構成を用いており、サーチは図１３に示すように計１２個のパルス位置について行う。本例の場合、図５のｃａｓｅ２のようにゲート信号１，２の２重畳されたパルス位置とゲート信号３のパルス位置とで独立にサーチを行って相関検出値ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）を求める。よって、パルス位置をｔ＝１，２，３，４において図１３のように４回シフトすれば全サーチが完了する。すなわち、０．５パルス単位でシフトを行うと、２並列サーチで４シンボル周期でピークを検出することができる。
【００４３】
全サーチが完了した場合、ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）；ｔ＝１，２，３，４の８個のパルス位置における相関検出値について比較を行い、最も値の大きなパルス位置がｃ２（ｔ）の場合、その位置を受信信号のパルス位置として検出情報を出力して初期同期を終える。最も値の大きなパルス位置がｃ１（ｔａ）の場合、ｔａのパルス位置について図５のｃａｓｅ２のようにゲート信号１と２のどちらかが正しいパルス位置とみなすことができる。この場合、再度ｎシンボル分のサーチを行わなくてもパルス位置が検出できる確率が高い。そのため、より少ないシンボル数ｎ’、例えばｎ／４シンボルずつ相関検出を行い、いずれかの相関検出値が明らかに大きい場合、そちらの位置を受信信号のパルス位置として検出情報を出力して初期同期を終える。このようにすることで、各候補についてｎシンボルの相関値を求めなくても相関検出を行うことができる。図の例ではｔａ＝１の場合に相当する。
【００４４】
上記のように、重畳パルスを用いた初期同期では、重畳パルスに真のパルス位置がある場合、全サーチの後、重畳された個々のパルスを分解して、再度相関検出値を求めて比較する必要がある。図７のような２並列相関器４０２ｂを備えた場合は、全サーチの後、重畳パルスを分解して２つの検出器で該当するパルス位置について相関検出値を求めればよい。この場合、初期同期に要する最大シンボル数は、（４＋１）×ｎシンボルである。但し、前述したように、再サーチに要するシンボルは低減可能である。図８のようなシリアル相関器４０２ｃの場合は、まずｎ×４回のサーチを行って最も大きな相関検出値を求め、次に重畳された３つのパルス位置を分解しそれぞれｎシンボル分サーチを行って最大の相関検出値を求めればよい。この場合、初期同期に要する最大シンボル数は、（４＋３）×ｎシンボルである。但し、この場合も、再サーチに要するシンボルは低減可能である。
【００４５】
なお、図８のシリアル相関器４０２ｃを用いた場合は図６、図７の２並列相関器にくらべて遅延時間が大きくなる。ただし、従来例に示した１相関器は初期同期に要するシンボル数が１２×ｎシンボルであり、従来例に比較すると多少のゲート回路付加で初期同期時間の削減が可能である。
【００４６】
なお、図１２のように重畳パルスと重畳されていないパルス（単独パルス）との相関検出値を比較する場合、適正なＳＮＲが確保され適正なｎの値を用いれば、真のパルス位置以外の相関検出値はガウス分布に従って平均０となるので、真の信号を含むパルス位置の相関検出値はパルス重畳数に関わらず図３（ｂ）のｌａｇ≒０に対応する最大値を示す。よって、図１２のように、ゲート信号１，２に対応する２重畳されたパルスによる複数パルス位置の相関検出値とゲート信号３に対応する単独パルス位置の相関検出値の比較を行っても誤検出確率は小さい。
【００４７】
＜ＰＰＭへの適用＞
これまで、ｂｉ−ｐｈａｓｅ型のパルス変調方式に対する信号検出装置の実施の形態を説明したが、図１４（ａ）に示すようなシンボル１と０で異なるパルス位置を割り当てるパルス位置変調（ＰＰＭ：Ｐｕｌｓｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式においてもパルス発生器４１０（図４）で図１４（ｂ）に示すようなパルスを発生すれば上記実施の形態と同様の初期同期をおこなうことができる。図１４（ａ）はＰＰＭで割り当てられたパルス位置、図１４（ｂ）は図５のｃａｓｅ１，２，３にそれぞれ相当するＰＰＭの場合の重畳パルスである。本例ではシンボル当たり６パルス周期とし、ＰＰＭに割り当てるパルス位置は１パルス周期分シフトさせている。
【００４８】
＜変形例＞
パルスの重畳数毎に予め相関検出値の判定閾値を設け、パルス重畳数に合わせて当該判定閾値を設定するようにしてもよい。この場合、あるパルス位置の相関検出値が判定閾値を超えた場合はその位置を受信パルス信号位置として判定する。判定閾値はＳＮＲや回線状況に合わせて誤判定を生じないように適切な閾値となるように変更するようにしてもよい。これによって、全パルス位置のサーチを行わなくとも受信パルス信号位置の判定を行うことが可能となる。
【００４９】
また、例えば重畳するパルスは隣接パルス位置のパルスとしたが、必ずしも隣接する必要はない。
【００５０】
リファレンスパルスのパルス重畳個数は３個までの例を示したが、４個以上のパルス重畳も可能である。その場合には対応するゲート信号を追加する。図７に示した２並列相関器では、２つの検出器に対して初期的に１対複数のパルス位置の割当を行ったが、複数対複数のパルス位置の割当を行うことも可能である。その場合には、相関検出値の高い方の複数のパルス位置を複数の検出器に分割して割り当てて再度相関検出値を求め、単一のパルス位置について高い相関検出値が得られるまで分割を繰り返す。
【００５１】
その他、本発明の技術的な思想の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の信号検出装置および信号検出方法によれば、複数のパルス位置に対応する複数パルスを重畳したリファレンスパルスを生成し、これを用いて複数のパルス位置単位に相関検出値を求め、さらに真のパルス位置が特定の複数パルス位置に含まれる場合にはその複数パルス位置を分割して各パルスの相関検出値を求め、真のパルス位置を求めることができる。いずれにせよ、従来の単一のパルス位置に対応するリファレンスパルスを発生する場合に比べて、リファレンスパルスの位置の、必要なシフト回数を低減し、受信パルス信号のパルス位置を効率的に検出することが可能となる。
【００５３】
相関器を複数の検出器で構成してもよく、この場合、各検出器が、異なるパルス位置における受信パルス信号とリファレンスパルスとの相関を同時並列に検出するとともに、少なくとも１つの検出器が、複数のパルス位置単位に前記受信パルス信号と前記リファレンスパルスとの相関を検出することにより、一層の処理の高速化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス変調送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】パルス変調受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いるパルス変調のためのパルス波形（ａ）と自己相関（ｂ）の説明図である。
【図４】本発明の信号検出装置に係るサーチャの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来および本発明の実施の形態におけるパルス重畳と並列サーチを説明するためのタイミング図である。
【図６】本発明の実施の形態における３並列相関器の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における２並列相関器の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるシリアル相関器（直列出力）の構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるシリアル相関器（並列出力）の構成例を示す図である。
【図１０】図６の３並列相関器を使用した場合の初期同期例を示すタイミング図である。
【図１１】図１０の例におけるサーチのパルス位置を示す図である。
【図１２】図７の２並列相関器を使用した場合の初期同期例を示すタイミング図である。
【図１３】図１２の例におけるサーチのパルス位置を示す図である。
【図１４】本発明のＰＰＭへの適用を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
１０１…スクランブラ（Ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）、１０２…パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、１０３…乗算器、１０４…送信ＲＦ部、１０５…送信アンテナ、２０１…受信アンテナ、２０２…受信ＲＦ部、２０３…パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、２０４…乗算器、２０５…積分ダンプ部（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ　＆　ｄｕｍｐ）、２０６…デスクランブラ（Ｄｅ−ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）、２０７…サーチャ（Ｓｅａｒｃｈｅｒ）、２０８…トラッキングループ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｌｏｏｐ）、２０９…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、４０１…乗算器（Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）、４０２…相関器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）、４０２ａ…３並列相関器、４０２ｂ…２並列相関器、４０２ｃ…シリアル相関器（直列出力）、４０２ｄ…シリアル相関器（並列出力）４０３…２乗演算部、４０４…パルス位置推定部（Ｐｕｌｓｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）、４０５…加算部（ａｄｄｅｒ）、４０６…レジスタ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、４０７…比較器（Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）、４０８…セレクタ（Ｓｅｌｅｃｔｏｒ）、４１０…パルス発生器（Ｐｕｌｓｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、４１２…ウインドウ制御部（Ｗｉｎｄｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
【図１】
2004088276.tif 000003
【図２】
2004088276.tif 000004
【図３】
2004088276.tif 000005
【図４】
2004088276.tif 000006
【図５】
2004088276.tif 000007
【図６】
2004088276.tif 000008
【図７】
2004088276.tif 000009
【図８】
2004088276.tif 000010
【図９】
2004088276.tif 000011
【図１０】
2004088276.tif 000012
【図１１】
2004088276.tif 000013
【図１２】
2004088276.tif 000014
【図１３】
2004088276.tif 000015
【図１４】
2004088276.tif 000016