(57)【要約】【課題】通信だけでなく測位や測距を行うような場合にも、消費電力を低くすることができ、また信号捕捉時間を短くすることができるＵＷＢ装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＵＷＢ信号電波を受信して得られたＵＷＢ受信信号に対して所要周波数帯域外の不要信号を除去して帯域通過信号を出力するＢＰＦ２と、帯域通過信号に対して高い周波数成分を除いて滑らかな波形に変換して低域通過信号を出力するＬＰＦ４と、所定のＵＷＢ信号電波を捕捉する初期捕捉を行う捕捉専用チャネル部５と、初期捕捉の完了後に追尾処理を行うと共に通信相手もしくは測距対象となる各ＵＷＢ装置に対応する各チャネル部ＣＨ１〜ＣＨＮと、各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定する制御部１１とを有する。【選択図】図１ 
2005051466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＷＢ信号電波を受信して得られたＵＷＢ受信信号に対して所要周波数帯域外の不要信号を除去して帯域通過信号を出力するＢＰＦと、前記帯域通過信号に対して高い周波数成分を除いて滑らかな波形に変換して低域通過信号を出力するＬＰＦと、所定のＵＷＢ信号電波を捕捉する初期捕捉を行う捕捉専用チャネル部と、前記初期捕捉の完了後に追尾処理を行うと共に通信相手もしくは測距対象となる各ＵＷＢ装置に対応する各チャネル部と、各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定する制御部とを有するＵＷＢ装置であって、
前記捕捉専用チャネル部は、前記低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、前記捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行って逆拡散信号を出力するマッチドフィルタと、前記逆拡散信号を拡散コード周期で同期加算すると共に前記制御部において各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定するための信号を出力する巡回積分器と、前記捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する捕捉用クロック発生器と、前記制御部による制御により前記クロック発生器の位相と周波数を制御する捕捉用タイミング制御部とを有し、
前記チャネル部は、前記低域通過信号を追尾用デジタル信号に変換して出力する追尾用Ａ／Ｄ変換器と、前記追尾用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する追尾用クロック発生器と、前記追尾用デジタル信号に対してコード追尾を行うコードトラッキング部と、前記コードトラッキング部からの復調用の拡散コードに対する逆拡散を行う第１の乗算器と第１の積分器と、前記第１の積分器の出力信号である第１の積分信号から受信信号を復調する復調部と、前記第１の積分信号からクロックの周波数と位相の偏差を抽出し、抽出した前記偏差をキャンセルするように前記追尾用クロック発生器の出力信号を制御する追尾用タイミング制御部とを有し、
前記コードトラッキング部は、１組の前記復調用の拡散コードと２組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器と、前記追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２、第３の乗算器と第２、第３の積分器と、前記第２、第３の積分器の出力信号である第２、第３の積分信号から前記コード発生器における拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部と、前記コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部とを有することを特徴とするＵＷＢ装置。
【請求項２】
前記コードトラッキング部に代えて、１組の前記復調用の拡散コードと４組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器と、前記追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２〜第５の乗算器と第２〜第５の積分器と、前記第２〜第５の積分器の出力信号である第２〜第５の積分信号から前記コード発生器における逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部と、前記コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部とを有するコードトラッキング部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項３】
前記コード追尾制御部は、コード同期収束時は前記第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は前記追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて前記第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載のＵＷＢ装置。
【請求項４】
前記コード追尾制御部は、コード同期収束時は前記第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は前記追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて前記第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御し、前記距離検出部は、前記コード追尾制御部の出力信号から、前記第２〜第５の逆拡散用拡散コードに応じて、前記第２〜第５の逆拡散用拡散コードによる推定と前記第２、第４の逆拡散コードによる推定とを適応的に使い分けて
通信相手との距離を推定し検出することを特徴とする請求項２に記載のＵＷＢ装置。
【請求項５】
前記巡回積分器は、前記マッチドフィルタの出力信号に対して、予め設定したスレッショルドレベル以上のレベルになる前記コード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部と、前記コード位相検出部における検出結果をもとに、前記マッチドフィルタの出力信号に対して、前記コード位相タイミングの信号のみを通過させるセレクターと、前記セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、前記フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となる前記コード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項６】
前記巡回積分器は、前記マッチドフィルタの出力信号に対して、レベルが拡散コード１周期の間で上位Ｎ個の前記コード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部と、前記コード位相検出部における検出結果をもとに、前記マッチドフィルタの出力信号に対して、前記コード位相タイミングの信号のみを通過させるセレクターと、前記セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、前記フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となる前記コード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項７】
前記巡回積分器は、前記マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、前記フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となる前記コード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部と、前記レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する最大レベル判定部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項８】
前記巡回積分器は、前記マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、前記フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となる前記コード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部と、前記レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが積分回数毎の予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する積分回数対応最大レベル判定部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項９】
前記マッチドフィルタは、前記捕捉用Ａ／Ｄ変換器の出力信号である捕捉用デジタル号を格納する受信信号レジスタと、２つのＵＷＢ信号に対応する参照拡散コードを交互に配した参照信号レジスタと、前記２つのレジスタ内の信号の相関をとる乗算器と、２つのＵＷＢ信号に対応する並列加算器とを有し、
前記巡回積分器は、前記並列加算器の出力信号を巡回積分するＵＷＢ信号用巡回積分器と、前記ＵＷＢ信号用巡回積分器の積分出力信号に対して、各々０．５チップ間の出力を加算する為の遅延素子と加算器とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１０】
前記捕捉専用チャネル部は、前記低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器用サンプリングクロックを発生させるクロック発生器と、前記サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部と、前記捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うと共に前記参照信号レジスタ中のコードの初期位相が全て異なる拡散コード長の２倍の数のマッチドフィルタと、前記マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う巡回積分器とを有することを特徴とする請求項９に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１１】
前記捕捉専用チャネル部は、前記低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器用サンプリングクロックを発生させるクロック発生器と、前記サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部と、前記捕捉用デジタル信号に対して、ＵＷＢ信号の受信レベルが良好な場合には、前記参照信号レジスタには異なるＵＷＢ信号に対応する異なるＮ個の拡散コードが格納され、部分相関によりＮ個のＵＷＢ信号に対して同時に逆拡散を行い、ＵＷＢ信号の受信レベルが悪い場合には、参照信号レジスタには１個のＵＷＢ信号に対応する拡散コードが格納され、全相関により１個のＵＷＢ信号に対して逆拡散を行う為のマッチドフィルタとセレクターと、各々のマッチドフィルタに対応した巡回積分器と、各々の巡回積分器の出力信号を加算する加算器とを有することを特徴とする請求項９に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１２】
前記捕捉専用チャネル部は、前記低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、前記捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生させるクロック発生器と、前記捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うマッチドフィルタと、前記マッチドフィルタの出力信号を拡散コード周期で同期加算する巡回積分器と、予め推定された周波数領域でのみ前記クロック発生器の出力周波数を前記制御部からの情報を元に制御するタイミング制御部とを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１３】
前記ＢＰＦと前記ＬＰＦとの間で搬送波成分を除去するキャリア追尾制御部を備え、
前記キャリア追尾制御部は、前記帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器と、前記Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器と、前記２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器と積分器と、前記２組の乗算器と積分器からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子と、前記遅延素子の出力信号と前記逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器と、同一の前記逆拡散出力信号と前記遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器と、前記加算器の出力信号と前記減算器の出力信号とを積分する２個の積分器と、２個の積分器の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部とを有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１４】
前記ＢＰＦと前記ＬＰＦとの間で搬送波成分を除去するキャリア追尾制御部を備え、
前記キャリア追尾制御部は、前記帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器と、前記Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器と、前記２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器と積分器と、前記２組の乗算器と積分器からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子と、前記遅延素子の出力信号と前記逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器と、同一の前記逆拡散出力信号と前記遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器と、前記加算器の出力信号と前記減算器の出力信号とを積分する２個の積分器と、２個の積分器の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部と、前記遅延素子の遅延量を前記位相抽出部の出力信号に応じて制御するキャリア追尾ステップ制御部とを有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１５】
前記復調部は、復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して、その間の位相を抽出する
位相抽出部と、前記ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、前記積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前記位相抽出部の出力信号から前記位相偏差抽出部の出力信号を減算する減算器と、前記減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号の位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１６】
前記復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号を加算合成する１対の合成器と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から前記１対の合成器の出力信号を減ずる２組の減算器と、前記２組の減算器の間の位相差を抽出する位相抽出部と、前記ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、前記積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前記位相抽出部の出力信号から前記位相偏差抽出部の出力信号を減算する減算器と、前記減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【請求項１７】
前記復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して最大のレベルのチャネルを抽出する最大レベルチャネル抽出部と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から前記１対の最大レベルチャネル抽出部の出力信号を減ずる２組の減算器と、前記２組の減算器の間の位相差を抽出する位相抽出部と、前記ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、前記積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前記位相抽出部の出力信号から前記位相偏差抽出部の出力信号を減算する減算器と、前記減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載のＵＷＢ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数ＧＨｚにおよぶ超広帯域にわたって無線信号を伝送することにより、通信および測距を行うシステムであるＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ＷｉｄｅＢａｎｄ）において、ＵＷＢ信号の電波を受信し、そのＵＷＢ受信信号を用いて復調および測距を行うＵＷＢ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２７は、従来のＵＷＢ装置を示すブロック図である。
【０００３】
図２７において、１はアンテナ、２はＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）、３は低ノイズ増幅器（ＬＮＡ、Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、１８５はパルス相関器、１８６はテンプレート発生器、１８７は系列遅延器、１８８はフレーム発生器、１８９は系列発生器、１９０はパルス列積分器、１９１は比較器である。
【０００４】
以上のように構成されたＵＷＢ装置について、その動作（例えば非特許文献１に記載された動作）を説明する。
【０００５】
アンテナ１において、通信相手もしくは測距対象となるＵＷＢ装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ２においてアンテナ１から出力されるＵＷＢ受信信号の所要周波数帯域外の不要信号を除去し、ＬＮＡ３においてＢＰＦからの出力信号（帯域通過信号）を増幅する。一方、フレーム発生器１８８では、反復するクロック列が生成され、そのクロック出力に対して、系列発生器１８９で生成された拡散系列に応じた遅延量が、系列遅延器１８７において付加される。そして、系列遅延器１８７の出力信号に対して、テンプレート発生器１８６においてパルス化処理を行い、その出力信号と前記ＬＮＡ３の出力信号とに対して、パルス相関器１８５において、パルスの相関をとる。そして、その相関出力信号をパルス列積分器１９０において積分し、最後に比較器１９１において、パルス列積分器１９０からの積分出力信号の極性を判定して、復調信号を出力する。
【非特許文献１】江島一樹、水谷克也、河野隆二、長谷良裕、大森信吾、高橋富士信「Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）Ｉｍｐｕｌｓｅ  ＲａｄｉｏとＤＳ−ＣＤＭＡとＦＨ−ＣＤＭＡの比較」Ｔｈｅ  ２４ｔｈ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＳＩＴＡ２００１）  Ｋｏｂｅ，Ｈｙｏｇｏ，Ｊａｐａｎ、Ｄｅｃ．４−７，２００１  ｐｐ．８０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のＵＷＢ装置においては、その構成において、ＵＷＢ信号の初期捕捉に直接パルス間の相関を用いているが、パルスの時間幅はｐｓｅｃ（１０のマイナス９乗秒）オーダーであり、このような短い時間幅のパルスに対して相関処理を行うにはＧＨｚオーダーの高速処理や高精度処理を必要とし、それだけ大きな消費電力を必要とするという問題点を有していた。また、測位や測距を行う場合でも、１チャネルしか有していない為、それだけ、複数のＵＷＢ信号の信号捕捉に長い時間を要していたという問題点を有していた。
【０００７】
このＵＷＢ装置では、通信だけでなく測位や測距を行うような場合にも、低消費電力であり、また信号捕捉時間の短いことが要求されている。
【０００８】
本発明は、この要求を満たすため、通信だけでなく測位や測距を行うような場合にも、消費電力を低くすることができ、また信号捕捉時間を短くすることができるＵＷＢ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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のＵＷＢ装置は、ＵＷＢ信号電波を受信して得られたＵＷＢ受信信号に対して所要周波数帯域外の不要信号を除去して帯域通過信号を出力するＢＰＦと、帯域通過信号に対して高い周波数成分を除いて滑らかな波形に変換して低域通過信号を出力するＬＰＦと、所定のＵＷＢ信号電波を捕捉する初期捕捉を行う捕捉専用チャネル部と、初期捕捉の完了後に追尾処理を行うと共に通信相手もしくは測距対象となる各ＵＷＢ装置に対応する各チャネル部と、各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定する制御部とを有するＵＷＢ装置であって、捕捉専用チャネル部は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行って逆拡散信号を出力するマッチドフィルタと、逆拡散信号を拡散コード周期で同期加算すると共に各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定するための信号を出力する巡回積分器と、捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する捕捉用クロック発生器と、制御部による制御によりクロック発生器の位相と周波数を制御する捕捉用タイミング制御部とを有し、チャネル部は、低域通過信号を追尾用デジタル信号に変換して出力する追尾用Ａ／Ｄ変換器と、追尾用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する追尾用クロック発生器と、追尾用デジタル信号に対してコード追尾を行うコードトラッキング部と、コードトラッキング部からの復調用の拡散コードに対する逆拡散を行う第１の乗算器と第１の積分器と、第１の積分器の出力信号である第１の積分信号から受信信号を復調する復調部と、第１の積分信号からクロックの周波数と位相の偏差を抽出し、抽出した偏差をキャンセルするように追尾用クロック発生器の出力信号を制御する追尾用タイミング制御部とを有し、コードトラッキング部は、１組の復調用の拡散コードと２組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器と、追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２、第３の乗算器と第２、第３の積分器と、第２、第３の積分器の出力信号である第２、第３の積分信号からコード発生器における拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部と、コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部とを有する構成を備えている。
【００１０】
これにより、通信だけでなく測位や測距を行うような場合にも、消費電力を低くすることができ、また信号捕捉時間を短くすることができるＵＷＢ装置が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＵＷＢ装置によれば、ＵＷＢ信号電波を受信して得られたＵＷＢ受信信号に対して所要周波数帯域外の不要信号を除去して帯域通過信号を出力するＢＰＦと、帯域通過信号に対して高い周波数成分を除いて滑らかな波形に変換して低域通過信号を出力するＬＰＦと、所定のＵＷＢ信号電波を捕捉する初期捕捉を行う捕捉専用チャネル部と、初期捕捉の完了後に追尾処理を行うと共に通信相手もしくは測距対象となる各ＵＷＢ装置に対応する各チャネル部と、各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定する制御部とを有するＵＷＢ装置であって、捕捉専用チャネル部は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行って逆拡散信号を出力するマッチドフィルタと、逆拡散信号を拡散コード周期で同期加算すると共に制御部において各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定するための信号を出力する巡回積分器と、捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する捕捉用クロック発生器と、制御部による制御によりクロック発生器の位相と周波数を制御する捕捉用タイミング制御部とを有し、チャネル部は、低域通過信号を追尾用デジタル信号に変換して出力する追尾用Ａ／Ｄ変換器と、追尾用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する追尾用クロック発生器と、追尾用デジタル信号に対してコード追
尾を行うコードトラッキング部と、コードトラッキング部からの復調用の拡散コードに対する逆拡散を行う第１の乗算器と第１の積分器と、第１の積分器の出力信号である第１の積分信号から受信信号を復調する復調部と、第１の積分信号からクロックの周波数と位相の偏差を抽出し、抽出した偏差をキャンセルするように追尾用クロック発生器の出力信号を制御する追尾用タイミング制御部とを有し、コードトラッキング部は、１組の復調用の拡散コードと２組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器と、追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２、第３の乗算器と第２、第３の積分器と、第２、第３の積分器の出力信号である第２、第３の積分信号からコード発生器における拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部と、コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部とを有することにより、ＵＷＢ信号電波の初期捕捉時の逆拡散にマッチドフィルタを適用して初期捕捉時間を大幅に短縮することができると共に、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行ってＳ／Ｎ比を改善して初期捕捉時の受信感度を向上させることができるという有利な効果が得られる。
【００１２】
さらに、コードトラッキング部に代えて、１組の復調用の拡散コードと４組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器と、追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２〜第５の乗算器と第２〜第５の積分器と、第２〜第５の積分器の出力信号である第２〜第５の積分信号からコード発生器における逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部と、コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部とを有するコードトラッキング部を備えたことにより、マルチパスがある場合でも、より小さな誤差でピークタイミング推定することができるので、それだけ受信感度を改善することができ、測距の必要な環境においてより小さな誤差で測距を行うことができ、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００１３】
さらに、コード追尾制御部は、コード同期収束時は第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御することにより、コード追尾においてマルチパスの影響を低減することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００１４】
さらに、コード追尾制御部は、コード同期収束時は第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御し、距離検出部は、コード追尾制御部の出力信号から、第２〜第５の逆拡散用拡散コードに応じて、第２〜第５の逆拡散用拡散コードによる推定と第２、第４の逆拡散コードによる推定とを適応的に使い分けて通信相手との距離を推定し検出することにより、マルチパスの影響を低減することができるので、小さな誤差でＤＬＬのピークタイミングを推定することができ、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００１５】
さらに、巡回積分器は、マッチドフィルタの出力信号に対して、予め設定したスレッショルドレベル以上のレベルになるコード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部と、コード位相検出部における検出結果をもとに、マッチドフィルタの出力信号に対して、コード位相タイミングの信号のみを通過させるセレクターと、セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部とを有することにより、巡回積分回数が最大を想定しているために改善Ｓ／Ｎ比が最大になるので、特に受信レベルが低い場合に、装置規模において大きな比重を占めるフレームメモリの装置規模を低減すること
ができ、小型で安価な装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【００１６】
さらに、巡回積分器は、マッチドフィルタの出力信号に対して、レベルが拡散コード１周期の間で上位Ｎ個のコード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部と、コード位相検出部における検出結果をもとに、マッチドフィルタの出力信号に対して、コード位相タイミングの信号のみを通過させるセレクターと、セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部とを有することにより、受信レベルが低い場合だけでなく、受信レベルが高い場合にも、装置規模において大きな比重を占めるフレームメモリの装置規模を低減することができ、小型で安価な装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【００１７】
さらに、巡回積分器は、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部と、レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する最大レベル判定部とを有することにより、受信レベルが高いと所要のＳ／Ｎ比改善値が小さくなり、それだけ必要な巡回積分回数が減るので、受信レベルが高い場合には巡回積分回数の低減を期待することができ、平均的なＵＷＢ信号の初期捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００１８】
さらに、巡回積分器は、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う加算器とフレームメモリと、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部と、レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが積分回数毎の予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する積分回数対応最大レベル判定部とを有することにより、固定通信の場合に、更に巡回積分回数の低減を期待することができ、平均的なＵＷＢ信号の初期捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００１９】
さらに、マッチドフィルタは、捕捉用Ａ／Ｄ変換器の出力信号である捕捉用デジタル信号を格納する受信信号レジスタと、２つのＵＷＢ信号に対応する参照拡散コードを交互に配した参照信号レジスタと、２つのレジスタ内の信号の相関をとる乗算器と、２つのＵＷＢ信号に対応する並列加算器とを有し、巡回積分器は、並列加算器の出力信号を巡回積分するＵＷＢ信号用巡回積分器と、ＵＷＢ信号用巡回積分器の積分出力信号に対して、各々０．５チップ間の出力を加算する為の遅延素子と加算器とを有することにより、信号と共に加算される雑音特性が変わらないので、Ｓ／Ｎ比の劣化を殆ど招くことなく、ＵＷＢ信号電波の初期捕捉時間をほぼ半分に短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２０】
さらに、捕捉専用チャネル部は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器用サンプリングクロックを発生させるクロック発生器と、サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うと共に参照信号レジスタ中のコードの初期位相が全て異なる拡散コード長の２倍の数のマッチドフィルタと、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う巡回積分器とを有することにより、従来のマッチドフィルタよりも初期捕捉時間を１／（拡散コード長×２）に短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２１】
さらに、捕捉専用チャネル部は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器用サンプリングクロックを発生させるクロック発
生器と、サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部と、捕捉用デジタル信号に対して、ＵＷＢ信号の受信レベルが良好な場合には、参照信号レジスタには異なるＵＷＢ信号に対応する異なるＮ個の拡散コードが格納され、部分相関によりＮ個のＵＷＢ信号に対して同時に逆拡散を行い、ＵＷＢ信号の受信レベルが悪い場合には、参照信号レジスタには１個のＵＷＢ信号に対応する拡散コードが格納され、全相関により１個のＵＷＢ信号に対して逆拡散を行う為のマッチドフィルタとセレクターと、各々のマッチドフィルタに対応した巡回積分器と、各々の巡回積分器の出力信号を加算する加算器とを有することにより、受信レベルが高い場合には部分相関によりＮ個の異なるＵＷＢ信号に対して同時に逆拡散を行うので、受信レベルの高いＵＷＢ信号電波群を一括して初期捕捉することができ、初期捕捉時間を更に短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２２】
さらに、捕捉専用チャネル部は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器と、捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生させるクロック発生器と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うマッチドフィルタと、マッチドフィルタの出力信号を拡散コード周期で同期加算する巡回積分器と、予め推定された周波数領域でのみクロック発生器の出力周波数を制御部からの情報を元に制御するタイミング制御部とを有することにより、周波数スキャンの領域を小さくすることができるので、初期捕捉時間を更に短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２３】
さらに、ＢＰＦとＬＰＦとの間で搬送波成分を除去するキャリア追尾制御部を備え、キャリア追尾制御部は、帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器と、Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器と、２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器と積分器と、２組の乗算器と積分器からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子と、遅延素子の出力信号と逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器と、同一の逆拡散出力信号と遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器と、加算器の出力信号と減算器の出力信号とを積分する２個の積分器と、２個の積分器の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部とを有することにより、マルチパスの影響の大きい環境下において周波数偏差抽出におけるマルチパスの影響を低減することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２４】
さらに、ＢＰＦとＬＰＦとの間で搬送波成分を除去するキャリア追尾制御部を備え、キャリア追尾制御部は、帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器と、Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器と、２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器と積分器と、２組の乗算器と積分器からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子と、遅延素子の出力信号と逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器と、同一の逆拡散出力信号と遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器と、加算器の出力信号と減算器の出力信号とを積分する２個の積分器と、２個の積分器の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部と、遅延素子の遅延量を位相抽出部の出力信号に応じて制御するキャリア追尾ステップ制御部とを有することにより、キャリア追尾すべき周波数領域がある程度広くても精度良く周波数偏差を抽出することができるので、その分周波数スキャンの必要がなくなるため、それだけ信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２５】
さらに、復調部は、復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して、その間の位相を抽出する位相抽出部と、ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前期位相抽出部の出力信号から位相偏差抽出部を減算する減算器と、減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号の位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することにより、キャリア追尾において位相までチューニングする必要はなくなるので、キャリア追尾の収束時間を短縮することができ、それだけ信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２６】
さらに、復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号を加算合成する１対の合成器と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から１対の合成器の出力信号を減ずる２組の減算器と、２組の減算器の間の位相を抽出する位相抽出部と、ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前期位相抽出部出力から位相偏差抽出部を減算する減算器と、減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することにより、復調の為に極性判定する信号から他のＵＷＢ装置からの信号成分を除去することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、それにより信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【００２７】
さらに、復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して最大のレベルのチャネルを抽出する最大レベルチャネル抽出部と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から１対の最大レベルチャネル抽出部の出力信号を減ずる２組の減算器と、２組の減算器の間の位相を抽出する位相抽出部と、ＬＰＦより出力される位相偏差を積分する積分器と、積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部と、前期位相抽出部出力から位相偏差抽出部を減算する減算器と、減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部とを有することにより、復調の為に極性判定する信号から他のＵＷＢ装置からの信号成分の中で干渉成分としてレベルが最大のチャネルを除去することができ、その分より簡易な構成とすることができるので、装置をより小型で安価なものにし、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施例の説明を行う。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明の実施例１によるＵＷＢ装置の構成を示すブロック図であり、図１０は本発明の実施例１によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図、図１５は本発明の実施例１によるＵＷＢ装置のマッチドフィルターを示すブロック図、図２０は本発明の実施例１によるＵＷＢ装置において搬送波を使ったＵＷＢ信号電波を受信する場合に追加するキャリア追尾制御部を示すブロック図、図２３は本発明の実施例１によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部と復調部を示すブロック図である。
【００３０】
図１において、１はアンテナ、２はＢＰＦ、３はＬＮＡ、４はＬＰＦ、５は捕捉専用チャネル部、６は捕捉用Ａ／Ｄ変換器、７はマッチドフィルター、８は巡回積分器、９はクロック発生器、１０はタイミング制御部、１１は制御部、１２は追尾用Ａ／Ｄ変換器、１
３、１４、２０は乗算器、１５、１６、２１は積分器、１７はコード発生器、１８はコード追尾制御部、１９は距離検出部、２２は復調部、２３はタイミング制御部、２４はクロック発生器、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨｎはチャネル部、ＣＴ１はコードトラッキング部である。
【００３１】
また、図１０において、３７は加算器、３８はフレームメモリー、３９はレベル最大のコード位相検出器である。
【００３２】
さらに、図１５において、５７は受信信号レジスタ、５８は乗算器、５９は参照信号レジスタ、６０は並列加算器、６１は巡回積分器である。
【００３３】
さらに、図２０において、１００は乗算器、１０１は乗算器、１０２は乗算器、１０３は乗算器、１０４は積分器、１０５は積分器である。
【００３４】
さらに、図２３において、１１０は搬送波発生器、１４８〜１５１、１５６は乗算器、１５２、１５３は積分器、１５４、１５５、１５７はＬＰＦ、１５８はＡ／Ｄ変換器、１５９は極性判定部である。
【００３５】
以上のように構成されたＵＷＢ装置について、その動作を説明する。
【００３６】
アンテナ１において、通信相手もしくは測距対象となるＵＷＢ装置から送られてくる電波（ＵＷＢ信号電波）を受信し、ＢＰＦ２においてアンテナ１から出力される受信信号（ＵＷＢ受信信号）の所要周波数帯域外の不要信号を除去し、ＬＮＡ３においてＢＰＦ２からの出力信号（帯域通過信号）を増幅する。そして、その出力をＬＰＦ４により、高い周波数成分の除かれた滑らかな信号（低域通過信号）に変換する。
【００３７】
まず、捕捉専用チャネル部５の捕捉用Ａ／Ｄ変換器６においてＬＰＦ４からの低域通過信号をデジタル信号（捕捉用デジタル信号）に変換した後、その捕捉用デジタル信号はマッチドフィルター７に入力される。マッチドフィルタ７においては、図１５に示すように、捕捉用Ａ／Ｄ変換器６の出力信号である捕捉用デジタル信号は、各々長さ拡散コード長×２段の受信信号レジスタ５７に入力される。一方、同じく長さ拡散コード長×２段の参照信号レジスタ５９には捕捉しようとするＵＷＢ信号に対応する拡散コードを格納しておく。そして、例えば受信信号レジスタ５７と参照信号レジスタ５９の同じ段の信号同士に対して乗算器５８において乗算を行う。この処理が両レジスタ内の全信号同士に対してなされ、全ての乗算結果が並列加算器６０に送られ、ここで、全ての乗算結果の総和が計算される。そして、巡回積分器６１（図１では８）により、並列加算器６０の出力信号を拡散コード１周期毎に同期加算してＳ／Ｎ比を改善し、図１０に示すように、巡回積分器６１の積分出力信号（フレームメモリー３８の出力信号）に対して、積分期間における最後の拡散コード１周期の間にレベルが最大となるコード位相を図１０のコード位相検出器３９で検出し、コード位相検出器３９の出力信号を図１の制御部１０に送る。一方、タイミング制御部１０では、制御部１０からの指示により、予め設定された周波数領域でクロック発生器９出力信号の周波数をスキャンし、巡回積分器８の出力信号が予め設定したレベル以上になった場合に、制御部１０はそのＵＷＢ信号が捕捉出来たと判定し、そのＵＷＢ信号に対応する拡散コードを所定のチャネル部のコード発生器１７が出力するようにコード追尾制御部１８を設定すると共に、レベル以上になった時のクロック発生器９出力信号の周波数を同じチャネル部のクロック発生器２４が出力するようにタイミング制御部２３を設定する。以上の処理を、ＵＷＢ信号に対して行い、所定のＵＷＢ信号が捕捉出来た時点で、初期捕捉が完了となり、追尾処理に入る。
【００３８】
追尾処理はＵＷＢ信号毎に設けられた捕捉専用チャネル部５以外の各チャネル部ＣＨ１
〜ＣＨｎで行う。そして、ＵＷＢ信号毎の各チャネル部ＣＨ１〜ＣＨｎに対してはＬＰＦ４出力信号（低域通過信号）は並列に入力され、各チャネル部ＣＨ１〜ＣＨｎにおいては、まずＬＰＦ４出力信号は、クロック発生器２４の出力クロックにより、追尾用Ａ／Ｄ変換器１２で追尾用デジタル信号に変換される。このデジタル信号に対して、コード発生器１７より発生する拡散コードを乗算器２０で乗じ、その出力信号を積分器２１で拡散コード１周期分だけ積分し、その出力信号を復調部２２に入力する。入力した信号は、その極性が判定され、復調信号として出力される。一方、Ａ／Ｄ変換器１２の出力信号（追尾用デジタル信号）はコードトラッキング部ＣＴ１にも入力される。コードトラッキング部ＣＴ１では、乗算器２０に出力される拡散コードより０．５チップ位相の進んだ拡散コード（Ｅ：Ｅａｒｌｙ）と０．５チップ位相の遅れた拡散コード（Ｌ：Ｌａｔｅ）とがコード発生器１７より発生される。０．５チップ位相の進んだ拡散コードは乗算器１３でＡ／Ｄ変換器１２の出力信号と乗算され、また０．５チップ位相の遅れた拡散コードは乗算器１４でＡ／Ｄ変換器１２の出力と乗算される。そして、乗算器１３の出力信号は、積分器１５で拡散コード１周期分だけ積分され、信号Ｅ0として出力される。また、乗算器１４の出力は積分器１６で拡散コード１周期分だけ積分され、信号Ｌ0としてを出力する。そして、それぞれの積分器出力信号はコード追尾制御部１８に入力される。コード追尾制御部１８では、制御部１０の出力にもとづいた拡散コードをコード発生器１７より発生させると共に、入力された２つの信号Ｅ0，Ｌ0に対して、ｙe＝Ｅ02，ｙl＝Ｌ02が計算される。ところで、乗算器１３，１４にＡ／Ｄ変換器１２から入力される信号の拡散コードと、同じく乗算器１３，１４にコード発生器１７より入力される信号の拡散コードとの自己相関特性は図５に示すような自己相関特性を有する。図５は自己相関出力を示すグラフ図であり、図５に示すように、マルチパスなし時には二等辺三角形の特性になるため、乗算器２０に入力されるコード位相とピーク値とのタイミングの差ｘは、（数１）で表せる。
【００３９】
【数１】
2005051466.tif 000003
【００４０】
従って、（数１）で求めたｘが正の場合には位相を遅らせる方向に、ｘが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器１７より出力される各拡散コードの位相を一律に制御する。一方、乗算器２０に入力される拡散コード位相θｐと上記ｘの値が距離検出部１９に送られる。距離検出部１９では、予め設定しておいた基準位相値を使って、（数２）が計算され、結果が測距出力として出力される。
【００４１】
【数２】
2005051466.tif 000004
【００４２】
また、積分器２１の出力信号はタイミング制御部２３に送られる。タイミング制御部２３では、積分器２１の出力信号が最大となるようにクロック発生器２４の出力周波数と位相を制御する。
【００４３】
以上の処理を捕捉専用チャネル部５以外の全チャネル部ＣＨ１〜ＣＨｎで行う。
【００４４】
また、ＵＷＢ信号を搬送波に載せて伝送するようなシステムにおいては、ＬＮＡ３とＬＰＦ４との間で搬送波を除去する必要があるが、この場合、図２０に示すように、搬送波発生器１１０から出力される互いに直交するＩ，Ｑ信号とＬＮＡ３の出力信号とを各々乗算器１００、１０１で乗じて、更にこれらの出力信号と図１のコード発生器１７の出力信号とを乗算器１０２、１０３で乗じて、それらの出力信号を積分器１０４、１０５で積分した後、ＬＰＦ１０６，１０７を通し、そして、ＬＰＦ１０６，１０７の出力信号を乗算
器１０８で乗じた後、その出力信号をＬＰＦ１０９に通し、ＬＰＦ１０９の出力位相に応じて搬送波発生器１１０の出力を制御する。この処理により、キャリアトラッキング時には、２つの入力信号間の位相が正の場合には位相を遅らせる方向に、負の場合には位相を進める方向に、搬送波発生器１１０のＩ，Ｑの２つの出力信号の位相を一律に制御する。
【００４５】
以上の処理を捕捉専用チャネル部５以外の全チャネル部ＣＨ１〜ＣＨｎで行う。
【００４６】
また図２３において、ＬＮＡ３の出力信号と、搬送波発生器１１０から出力される互いに直行するＩ，Ｑ信号とを各々乗算器１４８、１４９で乗じて、これらの出力を更に図１のコード発生器１７の出力と乗算器１５０、１５１で乗じて、それらの出力を積分器１５２、１５３で乗じた後、ＬＰＦ１５７に通して、その出力位相に応じて搬送波発生器１１０の出力を制御する。この処理により、キャリアトラッキング時には、前記２つの入力信号間の位相が正の場合には位相を遅らせる方向に、負の場合には位相を進める方向に搬送波発生器１１０のＩ，Ｑの２つの出力信号の位相を一律に制御する。また、ＬＰＦ１５４の出力をＡ／Ｄ変換器１５８でデジタル化した後、その出力を極性判定部１５９において、Ａ／Ｄ変換器１５８の出力レベルがマイナスの場合は−１、プラスの場合は＋１と判定して、復調出力として出力する。
【００４７】
以上のように本実施例によれば、ＵＷＢ信号電波を受信して得られたＵＷＢ受信信号に対して所要周波数帯域外の不要信号を除去して帯域通過信号を出力するＢＰＦ２と、帯域通過信号に対して高い周波数成分を除いて滑らかな波形に変換して低域通過信号を出力するＬＰＦ４と、所定のＵＷＢ信号電波を捕捉する初期捕捉を行う捕捉専用チャネル部５と、初期捕捉の完了後に追尾処理を行うと共に通信相手もしくは測距対象となる各ＵＷＢ装置に対応する各チャネル部ＣＨ１〜ＣＨＮと、各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定する制御部１１とを有するＵＷＢ装置であって、捕捉専用チャネル部５は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器６と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行って逆拡散信号を出力するマッチドフィルタ７と、逆拡散信号を拡散コード周期で同期加算すると共に制御部１１において各ＵＷＢ受信信号のクロック周波数やコード位相を抽出判定するための信号を出力する巡回積分器８と、捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する捕捉用クロック発生器９と、制御部１１による制御によりクロック発生器の位相と周波数を制御する捕捉用タイミング制御部１０とを有し、チャネル部ＣＨ１〜ＣＨＮは、低域通過信号を追尾用デジタル信号に変換して出力する追尾用Ａ／Ｄ変換器１２と、追尾用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生する追尾用クロック発生器２４と、追尾用デジタル信号に対してコード追尾を行うコードトラッキング部ＣＴ１と、コードトラッキング部からの復調用の拡散コードに対する逆拡散を行う第１の乗算器と第１の積分器２１と、第１の積分器の出力信号である第１の積分信号から受信信号を復調する復調部２２と、第１の積分信号からクロックの周波数と位相の偏差を抽出し、抽出した偏差をキャンセルするように追尾用クロック発生器の出力信号を制御する追尾用タイミング制御部２３とを有し、コードトラッキング部ＣＴ１は、１組の復調用の拡散コードと２組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器１７と、追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２、第３の乗算器１３，１４と第２、第３の積分器１５，１６と、第２、第３の積分器の出力信号である第２、第３の積分信号からコード発生器における拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部１８と、コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部１９とを有することにより、ＵＷＢ信号電波の初期捕捉時の逆拡散にマッチドフィルタを適用して初期捕捉時間を大幅に短縮することができると共に、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行ってＳ／Ｎ比を改善して初期捕捉時の受信感度を向上させることができる。
【実施例２】
【００４８】
図２は、本発明の実施例２によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００４９】
図２において、１９は距離検出部、２５はＥ１乗算器（第２の乗算器）、２６はＥ２乗算器（第３の乗算器）、２７はＬ１乗算器（第４の乗算器）、２８はＬ２乗算器（第５の乗算器）、２９はＥ１積分器（第２の積分器）、３０はＥ２積分器（第３の積分器）、３１はＬ１積分器（第４の積分器）、３２はＬ２積分器（第５の積分器）、３３はコード追尾制御部、３４はコード発生器である。
【００５０】
以上のように構成されたＵＷＢ装置のコードトラッキング部ＣＴ１について、その動作を説明する。
【００５１】
まず、捕捉時に得られたＵＷＢ信号の受信タイミング情報を図１における制御部１１よりコード追尾制御部３３が受け、それに基いてコード発生器３４（図１の１７）から図１における乗算器２０（乗算器２０は第１の乗算器で、積分器２１は第１の積分器）に対して出力される拡散コードの位相を図１におけるＡ／Ｄ変換器１２からの信号に同期させる。一方、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号は、各々乗算器２５、２６、２７、２８に並列に入力される。また、コード発生器３４では、図１における乗算器２０に出力される拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ１と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ２と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ１と上記拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ２を出力する。そして、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号とＥ１，Ｅ２，Ｌ１，Ｌ２とが各々、乗算器２５、２６、２７、２８で乗ぜられ、そして、各々の乗算器の出力信号はそれぞれ図２に示すような対応で、積分器２９、３０、３１、３２に入力され、拡散コード１周期の間積分され、各々の積分出力はＥo1，Ｅo2，Ｌo1，Ｌo2としてコード追尾制御部３３に送られる。そして、コード追尾制御部３３の出力にもとづいてコード発生器３４の出力が制御されると共に、距離検出部１９では距離が計算され、測距出力として出力される。
【００５２】
図７は、追尾処理に入ってから距離を出すまでの手順を示すフローチャートである。
【００５３】
図７において、まず、捕捉モードが終了したか否かを判定し、終了していなければ捕捉モードへ戻り、終了していれば、次のステップＳ２へ移行する（Ｓ１）。ステップＳ２では、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップに設定する。次に、（数３）を計算し、ピークタイミングを（数４）により推定する（Ｓ３）。
【００５４】
【数３】
2005051466.tif 000005
【００５５】
【数４】
2005051466.tif 000006
【００５６】
次に、ピークレベルを（数５）により計算し、これが予め設定した値Ｔｈｒ１を越えなかった場合は捕捉処理に戻り、越えた場合は次のステップＳ５に移行する（Ｓ４）。
【００５７】
【数５】
2005051466.tif 000007
【００５８】
ステップＳ５では、（数３）で求めたｘが正の場合には位相を遅らせる方向に、ｘが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に制御する。次に、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップから１／８チップに変更する（Ｓ６）。次に、（数６）によりｘを計算し、これを（数４）に代入してピークタイミングを推定すると共に、距離が（数２）で計算され、結果が図１における測距データとして出力される（Ｓ７）。
【００５９】
【数６】
2005051466.tif 000008
【００６０】
次に、（数６）で求めたｘが正の場合には位相を遅らせる方向に、ｘが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に制御する（Ｓ８）。以後ステップＳ７に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６１】
以上のように本実施例によれば、１組の復調用の拡散コードと４組のコード追尾用の拡散コードとを発生するコード発生器３４と、追尾用の拡散コードに対する逆拡散を行う第２〜第５の乗算器２５〜２８と第２〜第５の積分器２９〜３２と、第２〜第５の積分器の出力信号である第２〜第５の積分信号からコード発生器における逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御するコード追尾制御部３３と、コード追尾制御部の出力信号から通信相手との距離を推定し検出する距離検出部１９とを有するコードトラッキング部を備えたことにより、マルチパスがある場合でも、より小さな誤差でピークタイミング推定することができるので、それだけ受信感度を改善することができ、測距の必要な環境においてより小さな誤差で測距を行うことができ、信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例３】
【００６２】
図３は、本発明の実施例３によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部ＣＴ１を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００６３】
図３において、１９は距離検出部、２５はＥ１乗算器（第２の乗算器）、２６はＥ２乗算器（第３の乗算器）、２７はＬ１乗算器（第４の乗算器）、２８はＬ２乗算器（第５の乗算器）、２９はＥ１積分器（第２の積分器）、３０はＥ２積分器（第３の積分器）、３１はＬ１積分器（第４の積分器）、３２はＬ２積分器（第５の積分器）、３４はコード発生器、３５はコード追尾制御部である。
【００６４】
以上のように構成されたＵＷＢ装置のコードトラッキング部ＣＴ１について、その動作を説明する。
【００６５】
まず、捕捉時に得られたＵＷＢ信号の受信タイミング情報を図１における制御部１１よりコード追尾制御部３５が受け、それに基いてコード発生器３４（図１の１７）から図１
における乗算器２０（乗算器２０は第１の乗算器で、積分器２１は第１の積分器）に対して出力される拡散コードの位相を図１におけるＡ／Ｄ変換器１２からの信号に同期させる。一方、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号は、各々乗算器２５、２６、２７、２８に並列に入力される。また、コード発生器３４では、図１における乗算器２０に出力される拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ１と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ２と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ１と上記拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ２を出力する。そして、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号とＥ１，Ｅ２，Ｌ１，Ｌ２とが各々、乗算器２５、２６、２７、２８で乗ぜられ、そして、各々の乗算器の出力信号はそれぞれ図３に示すような対応で、積分器２９、３０、３１、３２に入力され、拡散コード１周期の間積分され、各々の積分出力はＥo1，Ｅo2，Ｌo1，Ｌo2としてコード追尾制御部３５に送られる。そして、コード追尾制御部３５の出力にもとづいて距離検出部１９では距離が計算され、測距データとして出力される。一方、図１のタイミング制御部２３の出力によりコード発生器３４の出力を制御する。
【００６６】
図８は、追尾処理に入ってから距離を出すまでの手順を示すフローチャートである。
【００６７】
図８において、まず、捕捉モードが終了したか否かを判定し、終了していなければ捕捉モードへ戻り、終了していれば、次のステップＳ１２へ移行する（Ｓ１１）。ステップＳ１２では、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップに設定する。次に、（数３）、（数４）によりピークタイミングを推定する（Ｓ１３）。次に、ピークレベルを（数５）により計算し、これが予め設定した値Ｔｈｒ１を越えなかった場合は捕捉処理に戻り、越えた場合は次のステップＳ１５に移行する（Ｓ１４）。ステップＳ１５では、（数３）で求めたｘが正の場合には位相を遅らせる方向に、ｘが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に制御する。次に、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップから１／８チップに変更する（Ｓ１６）。次に、（数６）によりｘを計算し、これを（数４）に代入してピークタイミングを推定し、距離が（数２）で計算され、結果が図１における測距データとして出力される（Ｓ１７）。次に、図１におけるタイミング制御部２３で得られたクロック周波数偏差（＝発振器誤差＋ドップラー周波数）Δｆを抽出し、（数７）によりΔｔを計算する（Ｓ１８）。
【００６８】
【数７】
2005051466.tif 000009
【００６９】
次に、（数７）で求めたΔｔが正の場合には位相を遅らせる方向に、Δｆが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に時間間隔Δｔで制御する（Ｓ１９）。以後ステップＳ１７に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００７０】
以上のように本実施例によれば、コード追尾制御部３５は、コード同期収束時は第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御することにより、コード追尾においてマルチパスの影響を低減することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例４】
【００７１】
図４は、本発明の実施例４によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部ＣＴ１を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００７２】
図４において、１９は距離検出部、２５はＥ１乗算器（第２の乗算器）、２６はＥ２乗算器（第３の乗算器）、２７はＬ１乗算器（第４の乗算器）、２８はＬ２乗算器（第５の乗算器）、２９はＥ１積分器（第２の積分器）、３０はＥ２積分器（第３の積分器）、３１はＬ１積分器（第４の積分器）、３２はＬ２積分器（第５の積分器）、３４はコード発生器、３６はコード追尾制御部である。
【００７３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置のコードトラッキング部ＣＴ１について、その動作を説明する。
【００７４】
まず、捕捉時に得られたＵＷＢ信号の受信タイミング情報を図１における制御部１１よりコード追尾制御部３６が受け、それに基いてコード発生器３４（図１の１７）から図１における乗算器２０（乗算器２０は第１の乗算器で、積分器２１は第１の積分器）に対して出力される拡散コードの位相を図１におけるＡ／Ｄ変換器１２からの信号に同期させる。一方、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号は、各々乗算器２５、２６、２７、２８に並列に入力される。また、コード発生器３４では、図１における乗算器２０に出力される拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ１と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の進んだ拡散コードＥ２と上記拡散コードより０．２５（又は０．１２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ１と上記拡散コードより０．５（又は０．２５）チップ位相の遅れた拡散コードＬ２を出力する。そして、図１におけるＡ／Ｄ変換器１２の出力信号とＥ１，Ｅ２，Ｌ１，Ｌ２とが各々、乗算器２５、２６、２７、２８で乗ぜられ、そして、各々の乗算器の出力信号はそれぞれ図４に示すような対応で、積分器２９、３０、３１、３２に入力され、拡散コード１周期の間積分され、各々の積分出力はＥo1，Ｅo2，Ｌo1，Ｌo2としてコード追尾制御部３６に送られる。そして、コード追尾制御部３６の出力にもとづいて距離検出部１９では距離が計算され、測距データとして出力される。一方、図１のタイミング制御部２３の出力によりコード発生器３４の出力を制御する。
【００７５】
図９は、追尾処理に入ってから擬似距離を出すまでの手順を示すフローチャートである。
【００７６】
図９において、まず、捕捉モードが終了したか否かを判定し、終了していなければ捕捉モードへ戻り、終了していれば、次のステップＳ２２へ移行する（Ｓ２１）。ステップＳ２２では、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップに設定する。次に、（数３）、（数４）によりピークタイミングを推定する（Ｓ２３）。次に、ピークレベルを（数５）により計算し、これが予め設定した値Ｔｈｒ１を越えなかった場合は捕捉処理に戻り、越えた場合は次のステップＳ２５に移行する（Ｓ２４）。ステップＳ２５では、（数３）で求めたｘが正の場合には位相を遅らせる方向に、ｘが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に制御する。次に、図１における乗算器２０に出力される拡散コード位相θｐを基準にして、コード発生器３４出力の各コードの位相差を１／４チップから１／８チップに変更する（Ｓ２６）。次に、（数８）が計算され、予め設定したパラメータＣ１，Ｃ２に対して、（数９）を満足する場合は（数３）、（数４）より、また（数９）を満足しない場合は（数４）、（数６）よりピークタイミングを推定し、距離が（数２）で計算され、結果が図１における測距データとして出力される（Ｓ２７）。
【００７７】
【数８】
2005051466.tif 000010
【００７８】
【数９】
2005051466.tif 000011
【００７９】
次に、図１におけるタイミング制御部２３で得られたクロック周波数偏差（＝発振器誤差＋ドップラー周波数）Δｆを抽出し、（数７）を計算する（Ｓ２８）。次に、（数７）で求めたΔｔが正の場合には位相を遅らせる方向に、Δｆが負の場合には位相を進める方向に、コード発生器３４より出力される各拡散コードの位相を一律に時間間隔Δｔで制御する。以後、ステップＳ２７に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００８０】
以上のように本実施例によれば、コード追尾制御部３６は、コード同期収束時は第２〜第５の積分信号から第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御すると共にコード同期収束後は追尾用タイミング制御部で得られたクロック周波数偏差にもとづいて第２〜第５の逆拡散用拡散コードの発生タイミングを制御し、距離検出部は、コード追尾制御部の出力信号から、第２〜第５の逆拡散用拡散コードに応じて、第２〜第５の逆拡散用拡散コードによる推定と第２、第４の逆拡散コードによる推定とを適応的に使い分けて通信相手との距離を推定し検出することにより、マルチパスの影響を低減することができるので、小さな誤差でＤＬＬのピークタイミングを推定することができ、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例５】
【００８１】
図１１は、本発明の実施例５によるＵＷＢ装置の巡回積分器８を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００８２】
図１１において、４０はセレクタ、４１は加算器、４２はフレームメモリ、４３はレベル最大のコード位相検出部、４４はスレッショルド以上のコード位相検出器である。
【００８３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置の巡回積分器８について、その動作を説明する。
【００８４】
図１におけるマッチドフィルタ７出力に対して、まずスレッショルド以上のコード位相検出部４４において、予め設定したスレッショルドレベル以上のレベルになる図１におけるコード発生器１７の出力のコード位相タイミングを検出し、その結果に基づいて、上記検出したコード位相タイミングのみが加算器４１に送られるようにセレクタ４０で図１におけるマッチドフィルタ７の出力信号に対してフィルタリングを行う。そして、そのフィルタリングの出力信号に対して、加算器４１とフレームメモリ４２とにより巡回積分がなされ、その積分出力信号に対して、レベル最大のコード位相検出部４３により、積分期間における最後の拡散コード１周期の間にレベルが最大となるコード位相を検出し、そのコード位相を示す出力信号を図１における制御部１１に送る。
【００８５】
以上のように本実施例によれば、巡回積分器８は、マッチドフィルタ７の出力信号に対して、予め設定したスレッショルドレベル以上のレベルになるコード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部４４と、コード位相検出部における検出結果をもとに、マッチドフィルタの出力信号に対して、コード位相タイミングの信号のみを
通過させるセレクター４０と、セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器４１とフレームメモリ４２と、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部４３とを有することにより、巡回積分回数が最大を想定しているために改善Ｓ／Ｎ比が最大になるので、特に受信レベルが低い場合に、装置規模において大きな比重を占めるフレームメモリの装置規模を低減することができ、小型で安価な装置を得ることができる。
【実施例６】
【００８６】
図１２は、本発明の実施例６によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００８７】
図１２において、４５はセレクタ、４６は加算器、４７はフレームメモリ、４８はレベル最大のコード位相検出部、４９はレベルの大きさが上位Ｎ個のコード位相検出器である。
【００８８】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における巡回積分器について、その動作を説明する。
【００８９】
図１におけるマッチドフィルタ７出力に対して、まず、レベルの大きさが上位Ｎ個のコード位相検出器４９において、レベルの大きさが上位Ｎ個の図１におけるコード発生器１７の出力のコード位相タイミングを検出し、その結果に基づいて、上記検出したコード位相タイミングのみが加算器４６に送られるようにセレクタ４５で図１におけるマッチドフィルタ７の出力信号に対してフィルタリングを行う。そして、そのフィルタリングの出力信号に対して、加算器４６とフレームメモリ４７とにより巡回積分がなされ、その積分出力信号に対して、レベル最大のコード位相検出部４８により、積分期間における最後の拡散コード１周期の間にレベルが最大となるコード位相を検出し、そのコード位相を示す出力信号を図１における制御部１１に送る。
【００９０】
以上のように本実施例によれば、巡回積分器８は、マッチドフィルタ７の出力信号に対して、レベルが拡散コード１周期の間で上位Ｎ個のコード発生器の出力のコード位相タイミングを検出するコード位相検出部４９と、コード位相検出部における検出結果をもとに、マッチドフィルタの出力信号に対して、コード位相タイミングの信号のみを通過させるセレクター４５と、セレクターの出力信号に対してのみ巡回積分を行う加算器４６とフレームメモリ４７と、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、最後の拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部４８とを有することにより、受信レベルが低い場合だけでなく、受信レベルが高い場合にも、装置規模において大きな比重を占めるフレームメモリの装置規模を低減することができ、小型で安価な装置を得ることができる。
【実施例７】
【００９１】
図１３は、本発明の実施例７によるＵＷＢ装置の巡回積分器８を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００９２】
図１３において、５０は加算器、５１はフレームメモリ、５２はレベル最大のコード位相検出部、５３は最大レベル判定部である。
【００９３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置の巡回積分器８について、その動作を説明する。
【００９４】
図１におけるマッチドフィルタ７の出力信号に対して、まず、加算器５０とフレームメ
モリ５１とにより巡回積分がなされ、その積分出力信号に対して、レベル最大のコード位相検出部５２により、積分期間における拡散コード１周期毎にレベルが最大となるコード位相を検出し、最大レベル判定部５３において、そのレベルが予め設定したレベルを越えた場合に、そのＵＷＢ信号を捕捉した（つまりＵＷＢ信号電波を捕捉した）と判定し、上記レベルと共にその判定情報が図１における制御部１１に送られる。
【００９５】
以上のように本実施例によれば、巡回積分器８は、マッチドフィルタ７の出力信号に対して巡回積分を行う加算器５０とフレームメモリ５１と、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部５２と、レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する最大レベル判定部５３とを有することにより、受信レベルが高いと、所要のＳ／Ｎ比改善量が小さくなり、それだけ必要な巡回積分回数が減るので、受信レベルが高い場合には巡回積分回数の低減を期待することができ、平均的なＵＷＢ信号の初期捕捉時間を短縮することができる。
【実施例８】
【００９６】
図１４は、本発明の実施例８によるＵＷＢ装置の巡回積分器８を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【００９７】
図１４について、５０は加算器、５４はフレームメモリ、５５はレベル最大のコード位相検出部、５６は積分回数対応最大レベル判定部である。
【００９８】
以上のように構成されたＵＷＢ装置の巡回積分器８について、その動作を説明する。
【００９９】
図１におけるマッチドフィルタ７の出力信号に対して、まず、加算器５０とフレームメモリ５４とにより巡回積分がなされ、その積分出力信号に対して、レベル最大のコード位相検出部５５により、積分期間における拡散コード１周期毎にレベルが最大となるコード位相を検出し、積分回数対応最大レベル判定部５６において、そのレベルが、積分回数毎に予め設定したレベルを越えた場合に、積分回数と共にその出力レベルはほぼ直線的に大きくなるという前提で、そのＵＷＢ信号を捕捉したと判定し、上記レベルと共にその判定情報が図１における制御部１１に送られる。
【０１００】
以上のように本実施例によれば、巡回積分器８は、マッチドフィルタ７の出力信号に対して巡回積分を行う加算器５０とフレームメモリ５４と、フレームメモリの巡回積分出力信号に対して、各拡散コード１周期の間にレベル最大となるコード位相タイミングを検出するレベル最大のコード位相検出部５５と、レベル最大のコード位相検出部の出力信号のレベルが積分回数毎の予め設定したレベルを越えた場合にＵＷＢ信号を捕捉したと判定する積分回数対応最大レベル判定部５６とを有することにより、固定通信の場合に、更に巡回積分回数の低減を期待することができ、平均的なＵＷＢ信号の初期捕捉時間を短縮することができる。
【実施例９】
【０１０１】
図１６は、本発明の実施例９によるＵＷＢ装置のマッチドフィルタ７と巡回積分器８を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【０１０２】
図１６において、６２は受信信号レジスタ、６３は乗算器、６４は参照信号レジスタ、６５はｃｈｉ用並列加算器、６６はｃｈｊ用並列加算器、６７はＵＷＢ信号ｉ用巡回積分器、６８はＵＷＢ信号ｉ用１／２ｆｃ遅延素子、６９はＵＷＢ信号ｉ用巡回積分出力加算器、７０はＵＷＢ信号ｊ用巡回積分器、７１はＵＷＢ信号ｊ用１／２ｆｃ遅延素子、７２
はＵＷＢ信号ｊ用巡回積分出力加算器である。なお、ＵＷＢ信号ｉ、ｊは、同時に捕捉する２つのＵＷＢ信号の識別子である。
【０１０３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置におけるマッチドフィルタ７と巡回積分器８について、その動作を説明する。
【０１０４】
図１における補足用Ａ／Ｄ変換器６の出力信号は、まず拡散長×２段の受信信号レジスタ６２に入力される。一方、拡散長×２段の参照信号レジスタ６４には、ＵＷＢ信号ｉとＵＷＢ信号ｊに対応する拡散コードを交互に配置しておく。そして、拡散長×２個の乗算器６３により受信信号レジスタ６２と参照信号レジスタ６４の格段の信号同士が乗算され、それらの出力のうち、ＵＷＢ信号ｉに対応するものはｃｈｉ用並列加算器６５で、ＵＷＢ信号ｊに対応するものはｃｈｊ用並列加算器６６で各々加算される。そして、それぞれの加算器６５と６６の出力信号に対して巡回積分器６７と７０により巡回積分がなされる。巡回積分器６７の出力段においては、１／２ｆｃ遅延素子６８により１／２ｆｃ（０．５チップ）遅延した信号と遅延されない信号とが加算器６９で加算され、図１における制御部１１に送られる。巡回積分器７０の出力段においては、１／２ｆｃ遅延素子７１により１／２ｆｃ（０．５チップ）遅延した信号と遅延されない信号とが加算器７２で加算され、図１における制御部１１に送られる。
【０１０５】
以上のように本実施例によれば、マッチドフィルタ７は、捕捉用Ａ／Ｄ変換器の出力信号である捕捉用デジタル信号を格納する受信信号レジスタ６２と、２つのＵＷＢ信号に対応する参照拡散コードを交互に配した参照信号レジスタ６４と、２つのレジスタ内の信号の相関をとる乗算器６３と、２つのＵＷＢ信号に対応する並列加算器６５、６６とを有し、巡回積分器８は、並列加算器の出力信号を巡回積分するＵＷＢ信号用巡回積分器６５、６６と、ＵＷＢ信号用巡回積分器の積分出力信号に対して、各々０．５チップ間の出力を加算する為の遅延素子６８、７１と加算器６９、７２とを有することにより、信号と共に加算される雑音特性は変わらないので、Ｓ／Ｎ比の劣化を殆ど招くことなく、ＵＷＢ信号電波の初期捕捉時間をほぼ半分に短縮することができる。
【実施例１０】
【０１０６】
図１７は、本発明の実施例１０によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部５を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【０１０７】
図１７において、７３は捕捉用Ａ／Ｄ変換器、７４は第１のマッチドフィルタ、７５は第２のマッチドフィルタ、７６は第ｍのマッチドフィルタ（ｍ＝拡散長×２）、７７は第１の巡回積分器、７８は第２の巡回積分器、７９は第ｍの巡回積分器、８０はタイミング制御部、８１はクロック発生器である。
【０１０８】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における捕捉専用チャネル部５について、その動作を説明する。
【０１０９】
図１におけるＬＰＦ４の出力信号は、タイミング制御部３０により制御されたクロック発生器８１から出力されるクロックにより補足用Ａ／Ｄ変換器７３でデジタル信号に変換され、その出力はｍ個のマッチドフィルタ（第１〜第ｍ）７４〜７６に並列に入力される。各マッチドフィルタの長さはｍ段であり、マッチドフィルタの参照信号レジスタにおける拡散コードは同じＵＷＢ信号に対応するものであるが、参照信号レジスタにおける初期位相（初段のコード番号）が全てのマッチドフィルタ７４〜７６の参照信号レジスタで異なるように設定しておく。つまり、例えば、第１のマッチドフィルタ７４の参照信号レジスタにおける初期位相は第１の初期位相、第２のマッチドフィルタ７５の参照信号レジスタにおける初期位相は第２の初期位相、・・・、第ｍのマッチドフィルタ７６の参照信号
レジスタにおける初期位相は第ｍの初期位相のように設定しておく。そして、各マッチドフィルタ７４〜７６の出力信号に対して、第１〜第ｍの巡回積分器７７〜７９により巡回積分がなされ、図１における制御部１１に送られる。
【０１１０】
以上のように本実施例によれば、捕捉専用チャネル部５は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器７３と、Ａ／Ｄ変換器用サンプリングクロックを発生させるクロック発生器８１と、サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部８０と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うと共に参照信号レジスタ中のコードの初期位相が全て異なる拡散コード長の２倍の数のマッチドフィルタ７４〜７６と、マッチドフィルタの出力信号に対して巡回積分を行う巡回積分器７７〜７９とを有することにより、従来のマッチドフィルタよりも初期捕捉時間を１／（拡散コード長×２）に短縮することができる。
【実施例１１】
【０１１１】
図１８は、本発明の実施例１１によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部５を示すブロック図である。なお、他の構成については図１と同様である。
【０１１２】
図１８において、８２は捕捉用Ａ／Ｄ変換器、８３は第１のマッチドフィルタ、８４は第１のセレクタ、８５は第２のマッチドフィルタ、８６は第２のセレクタ、８７は第ｎ−１のセレクタ、８８は第ｎのマッチドフィルタ、８９は第１の巡回積分器、９０は第２の巡回積分器、９１は第ｎの巡回積分器、９２はタイミング制御部、９３はクロック発生器、９４は加算器である。
【０１１３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における捕捉専用チャネル部５について、その動作を説明する。
【０１１４】
まず、受信レベルの低いＵＷＢ信号を捕捉する場合には、図１における制御部１１からの信号にもとづき、第１〜第ｎ−１のセレクタを全相関モードにする。このモードでは、図１におけるＬＰＦ４の出力信号は、タイミング制御部９２により制御されたクロック発生器９３出力のクロックにより補足用Ａ／Ｄ変換器８２でデジタル信号に変換され、その出力は第１のマッチドフィルタ８３のみに入力されると共に、一般的な表現として、第ｉのマッチドフィルタ（ｉ＞１）には第ｉ−１のマッチドフィルタの出力が入力されるようにする。この場合、ｎ個のマッチドフィルタがシリアルに接続された状態での相関処理が拡散コード１周期の全相関処理に相当するものとする。各マッチドフィルタ出力は、第１〜第ｎの巡回積分器により巡回積分された後、加算器９４で加算されて、図１における制御部１１に送られる。
【０１１５】
一方、受信レベルの高いＵＷＢ信号を捕捉する場合には、図１における制御部１１からの信号にもとづき、第１〜第ｎ−１のセレクタと加算器９４とを部分相関モードにする。このモードでは、図１におけるＬＰＦ４の出力信号は、タイミング制御部９２により制御されたクロック発生器９３出力のクロックにおり補足用Ａ／Ｄ変換器８２でデジタル信号に変換され、その出力は第１〜第ｎのマッチドフィルタに並列に入力される。この場合、ｎ個のマッチドフィルタの個別の相関処理は、拡散コード１／ｎ周期の部分相関処理に相当する。そして各マッチドフィルタの参照信号レジスタ毎に、受信信号レベルの高いＵＷＢ信号に対応する拡散コードを個々に格納する。そして、各マッチドフィルタ出力は、第１〜第ｎの巡回積分器で巡回積分された後、加算されることなく、スルー状態となった加算器９４を経て図１における制御部１１に送られる。
【０１１６】
以上のように本実施例によれば、捕捉専用チャネル部５は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器８２と、Ａ／Ｄ変換器用サンプリングク
ロックを発生させるクロック発生器９３と、サンプリングクロックの周波数と位相を制御するタイミング制御部９２と、捕捉用デジタル信号に対して、ＵＷＢ信号の受信レベルが良好な場合には、参照信号レジスタには異なるＵＷＢ信号に対応する異なるＮ個の拡散コードが格納され、部分相関によりＮ個のＵＷＢ信号に対して同時に逆拡散を行い、ＵＷＢ信号の受信レベルが悪い場合には、参照信号レジスタには１個のＵＷＢ信号に対応する拡散コードが格納され、全相関により１個のＵＷＢ信号に対して逆拡散を行う為のマッチドフィルタ８３〜８８とセレクター８４〜８７と、各々のマッチドフィルタに対応した巡回積分器８９〜９１と、各々の巡回積分器の出力信号を加算する加算器９４とを有することにより、受信レベルが高い場合には部分相関によりＮ個の異なるＵＷＢ信号に対して同時に逆拡散を行うので、受信レベルの高いＵＷＢ信号電波群を一括して初期捕捉することができ、初期捕捉時間を更に短縮することができる。
【実施例１２】
【０１１７】
図１９は本発明の実施例１２によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部５を示すブロック図である。すなわち、本実施例においては捕捉専用チャネル部５の構成は図１と同様であるが、その動作が異なる。なお、他の構成は図１と同様である。
【０１１８】
図１９において、９５は捕捉用Ａ／Ｄ変換器、９６はマッチドフィルタ、９７は巡回積分器、９８はタイミング制御部、９９はクロック発生器である。
【０１１９】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における捕捉専用チャネル部５について、その動作を説明する。
【０１２０】
前回の通信、測距からの経過時間が長くない場合（例えば１日以内の場合）に、前回の最終測距で得られた発振器誤差から、ＵＷＢ信号の周波数偏差が大まかに求められる。この求められた周波数偏差の値の前後のみの周波数領域のみをスキャンするようにタイミング制御部９８によりクロック発生器９９の出力を制御する。このクロック発生器９９出力のクロックは、図１におけるＬＰＦ４の出力信号を補足用Ａ／Ｄ変換器９５においてデジタル信号に変換し、その出力はマッチドフィルタ９６に入力される。マッチドフィルタ９６の出力信号は、巡回積分器９７により巡回積分された後、図１における制御部１１に送られる。
【０１２１】
以上のように本実施例によれば、捕捉専用チャネル部５は、低域通過信号を捕捉用デジタル信号に変換して出力する捕捉用Ａ／Ｄ変換器９５と、捕捉用Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロックを発生させるクロック発生器９９と、捕捉用デジタル信号に対して逆拡散を行うマッチドフィルタ９６と、マッチドフィルタの出力信号を拡散コード周期で同期加算する巡回積分器９７と、予め推定された周波数領域でのみクロック発生器の出力周波数を制御部からの情報を元に制御するタイミング制御部９８とを有することにより、周波数スキャンの領域を小さくすることができるので、初期捕捉時間を更に短縮することができる。
【実施例１３】
【０１２２】
図２１は、本発明の実施例１３によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部を示すブロック図である。なお、このキャリア追尾制御部は図１には示されていない追加構成である。また、他の構成は図１と同様である。
【０１２３】
図２１において、１１１はダウンコンバート用Ｉ乗算器、１１２はダウンコンバート用Ｑ乗算器、１１３は逆拡散用Ｉ乗算器、１１４は逆拡散用Ｑ乗算器、１１５は逆拡散用Ｉ積分器、１１６は逆拡散用Ｑ積分器、１１７はＩ遅延素子、１１８はＱ遅延素子、１１９はｉｑ乗算器、１２０はｑｑ乗算器、１２１はｉｉ乗算器、１２２はｑｉ乗算器、１２３
はＩ加算器、１２４はＱ減算器、１２５はＩ積分器、１２６はＱ積分器、１２７は位相抽出器、１２８は搬送波発生器である。
【０１２４】
以上のように構成されたＵＷＢ装置におけるキャリア追尾制御部について、その動作を説明する。
【０１２５】
パルスを搬送波に載せて伝送するＵＷＢシステムの場合には、図１においてＬＮＡ３とＬＰＦ４との間で搬送波を除去する必要がある。この為に、図１のＬＰＦ４に入る前の信号に対して、それを２つに分岐し、それぞれに対して、搬送波発生器１２８出力の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を各々、ダウンコンバート用Ｉ乗算器１１１、ダウンコンバート用Ｑ乗算器１１２で乗じて搬送波成分を除去する。そして、乗算器１１１の出力信号に対して、図１における乗算器２０に入力されるコード発生器１７出力の信号により、逆拡散用Ｉ乗算器１１３と逆拡散用Ｉ積分器１１５で逆拡散処理を行い、また乗算器１１２の出力信号に対して、図１における乗算器２０に入力されるコード発生器１７出力の信号により、逆拡散用Ｑ乗算器１１４と逆拡散用Ｑ積分器１１６で逆拡散処理を行う。そして、積分器１１５の出力信号が、Ｉ遅延素子１１７、ｉｑ乗算器１１９、ｉｉ乗算器１２１に入力され、一方、積分器１１６の出力信号が、Ｑ遅延素子１１８、ｑｑ乗算器１２０、ｑｉ乗算器１２２に入力される。そして、Ｉ遅延素子１１７の出力信号は、ｉｉ乗算器１２１とｑｉ乗算器１２２に入力され、Ｑ遅延素子１１８の出力信号は、ｉｑ乗算器１１９とｑｑ乗算器１２０に入力される。そして、ｑｑ乗算器１２０とｉｉ乗算器１２１の出力信号がＩ加算器１２３に入力され、Ｑ減算器１２４において、ｑｉ乗算器１２２の出力信号からｉｑ乗算器１１９の出力信号が減ぜられる。Ｉ加算器１２３の出力信号とＱ減算器１２４の出力信号は各々積分器１２５と１２６で積分された後、位相抽出器１２７で位相が抽出され、この抽出位相が消去される方向の制御信号を生成し、これが搬送波発生器１２８に送られる。
【０１２６】
ここで、逆拡散用Ｉ積分器１１５の出力信号Ｓｉと逆拡散用Ｑ積分器１１６の出力信号Ｓｑを（数１０）、（数１１）で算出し、これら各信号の第１項が希望波成分で、第２項がマルチパス成分とすると、Ｉ遅延素子１１７の出力Ｓｉ’とＱ遅延素子１１８の出力Ｓｑ’はそれぞれ、（数１２）、（数１３）となる。
【０１２７】
【数１０】
2005051466.tif 000012
【０１２８】
【数１１】
2005051466.tif 000013
【０１２９】
【数１２】
2005051466.tif 000014
【０１３０】
【数１３】
2005051466.tif 000015
【０１３１】
以上より、ｉｑ乗算器１１９の出力信号Ｓｉ１”とｑｉ乗算器１２２の出力信号Ｓｑ１”はそれぞれ、（数１４）、（数１５）となる。
【０１３２】
【数１４】
2005051466.tif 000016
【０１３３】
【数１５】
2005051466.tif 000017
【０１３４】
従って、Ｑ減算器１２４の出力信号Ｅｒｑは、（数１６）となる。
【０１３５】
【数１６】
2005051466.tif 000018
【０１３６】
ここで、希望波、遅延波共に、同じ時間間隔での位相変化量は同じとして、（数１７）となり、同様にして、Ｉ加算器１２３の出力Ｅｒｉは、（数１８）となる。
【０１３７】
【数１７】
2005051466.tif 000019
【０１３８】
【数１８】
2005051466.tif 000020
【０１３９】
従って、マルチパス成分はＥｒｉとＥｒｑの位相成分からは消え、振幅成分のみ残る。この場合、ＥｒｉとＥｒｑの振幅成分ＡＣは、（数１９）となる。
【０１４０】
【数１９】
2005051466.tif 000021
【０１４１】
ここで、（数２０）となり、マルチパスによる劣化はない。
【０１４２】
【数２０】
2005051466.tif 000022
【０１４３】
以上のように本実施例によれば、ＢＰＦ２とＬＰＦ４との間で搬送波成分を除去するキャリア追尾制御部を備え、キャリア追尾制御部は、帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器１２８と、Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器１１１、１１２と、２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器１１３、１１４と積分器１１５、１１６と、２組の乗算器と積分器からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子１１７、１１８と、遅延素子の出力信号と逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器１１９〜１２２と、同一の逆拡散出力信号と遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器１２３と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器１２４と、加算器の出力信号と減算器の出力信号とを積分する２個の積分器１２５、１２６と、２個の積分器の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部１２７とを有することにより、マルチパスの影響の大きい環
境下において周波数偏差抽出におけるマルチパスの影響を低減することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例１４】
【０１４４】
図２２は、本発明の実施例１４によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部を示すブロック図である。なお、このキャリア追尾制御部は図１には示されていない追加構成である。また、他の構成は図１と同様である。
【０１４５】
図２２において、１２９はダウンコンバート用Ｉ乗算器、１３０はダウンコンバート用Ｑ乗算器、１３１は逆拡散用Ｉ乗算器、１３２は逆拡散用Ｑ乗算器、１３３は逆拡散用Ｉ積分器、１３４は逆拡散用Ｑ積分器、１３５はＩ遅延素子、１３６はＱ遅延素子、１３７はｉｑ乗算器、１３８はｑｑ乗算器、１３９はｉｉ乗算器、１４０はｑｉ乗算器、１４１はＩ加算器、１４２はＱ減算器、１４３はＩ積分器、１４４はＱ積分器、１４５は位相抽出器、１４６はキャリア追尾ステップ制御部、１４７は搬送波発生器である。
【０１４６】
以上のように構成されたＵＷＢ装置におけるキャリア追尾制御部について、その動作を説明する。
【０１４７】
パルスを搬送波に載せて伝送するＵＷＢシステムの場合には、図１においてＬＮＡ３とＬＰＦ４との間で搬送波を除去する必要がある。この為に、図１のＬＰＦ４に入る前の信号に対して、それを２つに分岐し、それぞれに対して、搬送波発生器１４７出力の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を各々、ダウンコンバート用Ｉ乗算器１２９、ダウンコンバート用Ｑ乗算器１３０で乗じて搬送波成分を除去する。そして、乗算器１２９の出力信号に対して、図１における乗算器２０に入力されるコード発生器１７出力の信号により、逆拡散用Ｉ乗算器１３１と逆拡散用Ｉ積分器１３３で逆拡散処理を行い、また乗算器１３０の出力信号に対して、図１における乗算器２０に入力されるコード発生器１７出力の信号により、逆拡散用Ｑ乗算器１３２と逆拡散用Ｑ積分器１３４で逆拡散処理を行う。そしてまず、キャリア追尾ステップ制御部１４６でＩ遅延素子１３５とＱ遅延素子１３６の遅延量が予めＤｅ１（ｍｓｅｃ）に設定される。そして、積分器１３３の出力信号が、Ｉ遅延素子１３５、ｉｑ乗算器１３７、ｉｉ乗算器１３９に入力され、一方、積分器１３４の出力信号が、Ｑ遅延素子１３６、ｑｑ乗算器１３８、ｑｉ乗算器１４０に入力される。そして、Ｉ遅延素子１３５の出力信号は、ｉｉ乗算器１３９とｑｉ乗算器１４０に入力され、Ｑ遅延素子１３６の出力信号は、ｉｑ乗算器１３７とｑｑ乗算器１３８に入力される。そして、ｑｑ乗算器１３８とｉｉ乗算器１３９の出力信号がＩ加算器１４１に入力され、Ｑ減算器１４２において、ｑｉ乗算器１４０の出力信号からｉｑ乗算器１３７の出力信号が減ぜられる。Ｉ加算器１４１の出力信号とＱ減算器１４２の出力信号は各々積分器１４３と１４４で積分された後、位相抽出器１４５において、この抽出位相が消去される方向の制御量Ｃｏｎｔ１の制御信号を生成し、これが搬送波発生器１４７に送られる。
【０１４８】
次に、キャリア追尾ステップ制御部１４６でＩ遅延素子１３５とＱ遅延素子１３６の遅延量をＤｅ２＝Ｄｅ１／２に変更すると共に、位相抽出器１４５の出力信号の制御量をＣｏｎｔ２＝Ｃｏｎｔ１／２に変更して、同様の処理を繰り返し行う。
【０１４９】
そして、位相抽出器１４５で抽出される位相があるレベル以下になった場合に、１Ｈｚ以下相当の精度で位相を抽出し、この抽出位相が消去される方向の制御信号を生成し、これが搬送波発生器１４７に送られる。この場合、キャリア追尾すべき周波数領域がある程度広くても精度良く、周波数偏差を抽出することが出来る為、その分、周波数スキャンの必要がなくなり、結果としてＵＷＢ信号の初期捕捉時間の短縮が図れる。
【０１５０】
以上のように本実施例によれば、ＢＰＦ２とＬＰＦ４との間で搬送波成分を除去するキ
ャリア追尾制御部を備え、キャリア追尾制御部は、帯域通過信号をベースバンド信号にダウンコンバートする為の互いに直交するＩ，Ｑの局発搬送波を発生させる搬送波発生器１４７と、Ｉ，Ｑの局発搬送波と帯域通過信号とを乗ずる２個の乗算器１２９、１３０と、２個の乗算器の出力信号に対して逆拡散を行って逆拡散出力信号を生成する２組の乗算器１３１、１３２と積分器１３３、１３４と、２組の乗算器１３１、１３２と積分器１３３、１３４からの逆拡散出力信号を遅延させる為の１対の遅延素子１３５、１３６と、遅延素子１３５、１３６の出力信号と逆拡散出力信号の４つの組合せに対して、各々の組合せの信号同士を乗算する４個の乗算器１３７〜１４０と、同一の逆拡散出力信号と遅延素子を経由した信号とを乗算した同一の２組の乗算出力信号を加算する加算器１４１と、同一でない他の２組の乗算出力信号に対して一方乗算出力信号のから他方の乗算出力信号を減算する減算器１４２と、加算器１４１の出力信号と減算器１４２の出力信号とを積分する２個の積分器１４３、１４４と、２個の積分器１４３、１４４の出力信号間の位相を抽出する位相抽出部１４５と、遅延素子１３５、１３６の遅延量を位相抽出部１４５の出力信号に応じて制御するキャリア追尾ステップ制御部１４６とを有することにより、キャリア追尾すべき周波数領域がある程度広くても精度良く周波数偏差を抽出することができるので、その分周波数スキャンの必要がなくなるため、それだけ信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例１５】
【０１５１】
図２４は、本発明の実施例１５によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図であり、図２３に示すキャリア追尾制御部および復調部の変更分を示すものである。
【０１５２】
図２４において、１６０は位相抽出部、１６１は減算器、１６２は積分器、１６３は位相偏差抽出部、１６４はＡ／Ｄ変換器、１６５は極性判定部である。
【０１５３】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における復調部について、その動作を説明する。
【０１５４】
パルスを搬送波に載せて伝送するＵＷＢシステムの場合には、図２３における積分器１５２の出力信号と積分器１５３の出力信号との間の位相差を位相抽出部１６０で抽出し、一方で、図２３におけるＬＰＦ１５７から出力される周波数偏差を積分器１６２で積分し、その出力信号から位相偏差抽出部１６３で位相偏差を抽出する。そして、減算器１６１において、位相抽出部１６０の出力信号から位相偏差抽出部１６３の出力信号を減じ、その出力信号を、図１のクロック発生器２４出力のクロックにより、Ａ／Ｄ変換器１６４においてデジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器１６４の出力信号を極性判定部１６５で極性判定することで復調処理を行い、その復調された信号を復調出力として出力する。
【０１５５】
この場合、位相抽出部１６０の出力に位相偏差成分が残っていても、その成分が結局は極性判定前に消去される為、キャリア追尾においては位相までチューニングする必要はなくなる為、キャリア追尾の収束時間が短縮されるという作用がある。
【０１５６】
以上のように本実施例によれば、復調部は、復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して、その間の位相を抽出する位相抽出部１６０と、ＬＰＦ１５７より出力される位相偏差を積分する積分器１６２と、積分器１６２の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部１６３と、位相抽出部１６０の出力信号から位相偏差抽出部１６３の出力信号を減算する減算器１６１と、減算器１６１の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６４と、Ａ／Ｄ変換器１６４からのデジタル信号の位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部１６５とを有することにより、キャリア追尾において位相までチューニングする必要はなくなるので、キャリア追尾の収束時間を短縮することができ、そ
れだけ信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例１６】
【０１５７】
図２５は、本発明の実施例１６によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図であり、図２３に示すキャリア追尾制御部および復調部の変更分を示すものである。
【０１５８】
図２５において、１６６はＩ合成器、１６７はＱ合成器、１６８はＩ減算器、１６９はＱ減算器、１７０は位相抽出部、１７１は減算器、１７２は積分器、１７３は位相偏差抽出部、１７４はＡ／Ｄ変換器、１７５は極性判定部である。
【０１５９】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における復調部について、その動作を説明する。
【０１６０】
パルスを搬送波に載せて伝送するＵＷＢシステムの場合には、図１における他チャネルのＰＩ積分器の出力信号とＰＱ積分器の出力信号が各々、Ｉ合成器１６６とＱ合成器１６７で合成され、減算器１６８と１６９で、図２３における積分器１５２の出力信号からＩ合成器１６６の出力信号が減ぜられ、また、図２３における積分器１５３の出力信号からＱ合成器１６７の出力信号が減ぜられる。そして、これらの２つの減算器の間の位相を位相抽出部１７０で抽出し、一方で、図２３におけるＬＰＦ１５７から出力される周波数偏差を積分器１７２で積分し、その出力信号から位相偏差抽出部１７３で位相偏差を抽出する。そして、減算器１７１において、位相抽出部１７０の出力信号から位相偏差抽出部１７３の出力信号を減じ、減算器１７１の出力信号を、図１のクロック発生器２４出力のクロックにより、Ａ／Ｄ変換器１７４においてデジタル信号に変換する。そして、その出力信号を極性判定部１７５で極性判定することで復調処理を行い、その復調された信号を復調出力として出力する。
【０１６１】
以上のように本実施例によれば、復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号を加算合成する１対の合成器１６６、１６７と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から１対の合成器の出力信号を減ずる２組の減算器１６８、１６９と、２組の減算器の間の位相差を抽出する位相抽出部１７０と、ＬＰＦ１５７より出力される位相偏差を積分する積分器１７２と、積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部１７３と、位相抽出部の出力信号から位相偏差抽出部の出力信号を減算する減算器１７１と、減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１７４と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部１７５とを有することにより、復調の為に極性判定する信号から他のＵＷＢ装置からの信号成分を除去することができるので、その分高い受信感度を得ることができ、それにより信号捕捉時間を短縮することができる。
【実施例１７】
【０１６２】
図２６は、本発明の実施例１７によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図であり、図２３に示すキャリア追尾制御部および復調部の変更分を示すものである。
【０１６３】
図２６において、１７６は最大レベルチャネル抽出部、１７７はＩ減算器、１７８はＱ減算器、１７９は位相抽出部、１８０は減算器、１８１は積分器、１８２は位相偏差抽出部、１８３はＡ／Ｄ変換器、１８４は極性判定部である。
【０１６４】
以上のように構成されたＵＷＢ装置における復調部について、その動作を説明する。
【０１６５】
パルスを搬送波に載せて伝送するＵＷＢシステムの場合には、図１における他チャネルのＰＩ積分器の出力信号とＰＱ積分器の出力信号から、そのレベルが最大のチャネルを最
大レベルチャネル抽出部１７６で抽出し、減算器１７７と１７８で、図２３におけるＰＩ積分器１５２の出力信号から最大レベルチャネル抽出部１７６の出力信号のＩ成分が減ぜられ、また、図２３におけるＰＱ積分器１５３の出力信号から最大レベルチャネル抽出部１７６の出力信号のＱ成分が減ぜられる。そして、これらの２つの減算器の間の位相差を位相抽出部１７９で抽出し、一方で、図２３におけるＬＰＦ１５７から出力される周波数偏差を積分器１８１で積分し、積分器１８１の出力信号から位相偏差抽出部１８２で位相偏差を抽出する。そして、減算器１８０において、位相抽出部１７９の出力信号から位相偏差抽出部１８２の出力信号を減じ、減算器１８０の出力信号を、図１のクロック発生器２４出力のクロックにより、Ａ／Ｄ変換器１７４においてデジタル信号に変換する。そして、その出力信号を極性判定部１８４で極性判定することで復調処理を行い、その復調された信号を復調出力として出力する。
【０１６６】
以上のように本実施例によれば、復調部は、他チャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号に対して最大のレベルのチャネルを抽出する最大レベルチャネル抽出部１７６と、自身のチャネルの復調用としての一対の逆拡散出力信号から１対の最大レベルチャネル抽出部の出力信号を減ずる２組の減算器１７７、１７８と、２組の減算器の間の位相差を抽出する位相抽出部１７９と、ＬＰＦ１５７より出力される位相偏差を積分する積分器１８１と、積分器の積分出力信号から平均化した位相を抽出する位相偏差抽出部１８２と、位相抽出部の出力信号から位相偏差抽出部の出力信号を減算する減算器１８０と、減算器の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８３と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号位相において、±π／２をスレッショルドとして、位相が０側又はπ側にある場合に各々対応する１又は０のデータを出力する極性判定部１８４とを有することにより、復調の為に極性判定する信号から他のＵＷＢ装置からの信号成分の中で干渉成分としてレベルが最大のチャネルを除去することができ、その分より簡易な構成とすることができるので、装置をより小型で安価なものにし、信号捕捉時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明にかかるＵＷＢ装置は、復調の為に極性判定する信号から他のＵＷＢ装置からの信号成分の中で干渉成分としてレベルが最大のチャネルを除去することができ、その分より簡易な構成とすることができるので、装置をより小型で安価なものにし、信号捕捉時間を短縮することができるという有利な効果が得られ、通信および測距を行うシステムであるＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ＷｉｄｅＢａｎｄ）において、ＵＷＢ信号の電波を受信し、そのＵＷＢ受信信号を用いて復調および測距を行うＵＷＢ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の実施例１によるＵＷＢ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施例２によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部を示すブロック図
【図３】本発明の実施例３によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部を示すブロック図
【図４】本発明の実施例４によるＵＷＢ装置のコードトラッキング部を示すブロック図
【図５】自己相関出力を示すグラフ図
【図６】自己相関出力を示すグラフ図
【図７】追尾処理に入ってから距離を出すまでの手順を示すフローチャート
【図８】追尾処理に入ってから距離を出すまでの手順を示すフローチャート
【図９】追尾処理に入ってから擬似距離を出すまでの手順を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施例１によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図
【図１１】本発明の実施例５によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図
【図１２】本発明の実施例６によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図
【図１３】本発明の実施例７によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図
【図１４】本発明の実施例８によるＵＷＢ装置の巡回積分器を示すブロック図
【図１５】本発明の実施例１によるＵＷＢ装置のマッチドフィルタを示すブロック図
【図１６】本発明の実施例９によるＵＷＢ装置のマッチドフィルタと巡回積分器を示すブロック図
【図１７】本発明の実施例１０によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部を示すブロック図
【図１８】本発明の実施例１１によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部を示すブロック図
【図１９】本発明の実施例１２によるＵＷＢ装置の捕捉専用チャネル部を示すブロック図
【図２０】本発明の実施例１によるＵＷＢ装置において搬送波を使ったＵＷＢ信号電波を受信する場合に追加するキャリア追尾制御部を示すブロック図
【図２１】本発明の実施例１３によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部を示すブロック図
【図２２】本発明の実施例１４によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部を示すブロック図
【図２３】本発明の実施例１によるＵＷＢ装置のキャリア追尾制御部と復調部を示すブロック図
【図２４】本発明の実施例１５によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図
【図２５】本発明の実施例１６によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図
【図２６】本発明の実施例１７によるＵＷＢ装置の復調部を示すブロック図
【図２７】従来のＵＷＢ装置を示すブロック図
【符号の説明】
【０１６９】
１    アンテナ
２    ＢＰＦ
３    ＬＮＡ
４、１０６、１０７、１０９、１５４、１５５、１５７    ＬＰＦ
５    捕捉専用チャネル部
６    捕捉用Ａ／Ｄ変換器
７、７４、７５、７６、８３、８５、８８、９６    マッチドフィルタ
８、６１、７７、７８、７９、８９、９０、９１、９７    巡回積分器
９、２４、８１、９３、９９    クロック発生器
１０、２３、８０、９２、９８    タイミング制御部
１１    制御部
１２    追尾用Ａ／Ｄ変換器
１３、１４、１５、１６、２０、２５、２６、２７、２８、５８、６３、１００、１０１、１０２、１０３、１０８、１４８、１４９、１５０、１５１    乗算器
１７、３４    コード発生器
１８、３３、３５、３６    コード追尾制御部
１９    距離検出部
２１、２９、３０、３１、３２、１０４、１０５、１５２、１５３、１５６、１６２、１７２、１８１    積分器
２２    復調部
３７、４１、４６、５０、６９、７２、９４    加算器
３８、４２、４７、５１、５４    フレームメモリ
３９、４３、４８、５２、５５    レベル最大のコード位相検出部
４０、４５、８４、８６、８７    セレクター
４４    スレッショルド以上のコード位相検出器
４９    レベルの大きさが上位Ｎ個のコード位相検出器
５３    最大レベル判定部
５６    積分回数対応最大レベル判定部
５７、６２    受信信号レジスタ
５８    乗算器
５９    参照信号レジスタ
６０    並列加算器
６４    参照信号レジスタ
６５    ｃｈｉ用並列加算器
６６    ｃｈｊ用並列加算器
６７    ＵＷＢ信号ｉ用巡回積分器
６８、７１    遅延素子
７０    ＵＷＢ信号ｊ用巡回積分器
７３、８２、９５    補足用Ａ／Ｄ変換器
１１０、１２８、１４７    搬送波発生器
１１１、１２９    ダウンコンバート用Ｉ乗算器
１１２、１３０    ダウンコンバート用Ｑ乗算器
１１３、１３１    逆拡散用Ｉ乗算器
１１４、１３２    逆拡散用Ｑ乗算器
１１５、１３３    逆拡散用Ｉ積分器
１１６、１３４    逆拡散用Ｑ積分器
１１７、１３５    Ｉ遅延素子
１１８、１３６    Ｑ遅延素子
１１９、１３７    ｉｑ乗算器
１２０、１３８    ｑｑ乗算器
１２１、１３９    ｉｉ乗算器
１２２、１４０    ｑｉ乗算器
１２３、１４１    Ｉ加算器
１２４、１４２、１６９、１７８    Ｑ減算器
１２５、１４３    Ｉ積分器
１２６、１４４    Ｑ積分器
１２７、１４５、１６０、１７０、１７９    位相抽出器
１４６    キャリア追尾ステップ制御部
１５８、１６４、１７４、１８３    Ａ／Ｄ変換器
１５９、１６５、１７５、１８４    極性判定部
１６１、１７１、１８０    減算器
１６３、１７３、１８２    位相偏差抽出部
１６６    Ｉ合成器
１６７    Ｑ合成器
１６８、１７７    Ｉ減算器
１７６    最大レベルチャネル抽出部
ＣＴ１    コードトラッキング部
ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨＮ    チャネル部
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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