(57)【要約】【課題】従来のＵＷＢシステムでは、復調の際、パルス幅が１ナノ秒以下の非常に短い受信パルス信号と参照パルス信号との間で相関処理を行っているが、この場合、パルス幅の単位で参照パルス信号をシフトさせながら処理する必要がある為、信号捕捉に大変長い時間を要するという問題点を有していた。【解決手段】ＵＷＢ通信装置において、変調方式としてＤＳ−ＢＰＳＫ方式を用いて、受信パルスの捕捉において、受信パルス列とＤＳの参照拡散系列との間で、参照拡散系列をシフトさせつつスライディング相関処理を行うことで信号捕捉時間を短縮する。【選択図】図１
2005277642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力をパルス化する為のパルスを発生させるパルス発生部と、前記乗算器出力とパルス発生部出力とを乗ずる乗算器と、その出力電力を増幅するＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）と、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、
受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記ＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項２】
請求項１における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に通過させる窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記窓出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、前記同期判定部の結果にもとづき前記の窓の通過時間位置を制御する窓制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項３】
請求項２における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に各々隣接するタイミングで通過させる複数の窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記複数の窓の出力とを乗ずる乗算器と、それらの出力を積分する積分器と、それらの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、前記複数のＡ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期比較判定部と、同期比較判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、前記同期比較判定部の結果にもとづき前記の３つの窓の通過時間位置を制御する窓制御部と前記同期比較判定部の結果にもとづき、前記３つのＡ／Ｄの出力の中から一つを選択して通過させるＳＷと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項４】
送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力が“１”の時のみパルスを出力するパルス発生部と、その出力電力を増幅するＰＡと、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、
受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力信号を２乗する２乗器と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記２乗器出
力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項５】
請求項４における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力信号を２乗する２乗器と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記２乗器出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅の移動平均を計算する移動平均部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅と、前記移動平均部の両方の出力をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項６】
送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力をパルス化する為のパルスを発生させるパルス発生部と、前記乗算器出力とパルス発生部出力とを乗ずる乗算器と、５ＧＨｚ帯の正弦波を発生させる５ＧＨｚ発振器と、前記パルス発生部から出力され、前記出力パルスに同期したクロックと前記５ＧＨｚ発振器出力とを乗ずる乗算器と、前記パルス発生部出力が乗じられる乗算器出力と、前記５ＧＨｚ発振器出力が乗じられる乗算器出力とを合成する合成器と、その出力電力を増幅するＰＡと、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、
受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力から前記５ＧＨｚ帯の正弦波の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、送信系と同じ周波数の５ＧＨｚ帯の正弦波を発生させる５ＧＨｚ発振器と、この出力と前記ＢＰＦ出力とを乗ずる乗算器と、その出力より、送信系で送信されたクロックのタイミングを抽出するタイミング抽出部と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記ＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記タイミング抽出部出力と前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅とから同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項７】
送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、前記拡散系列発生部からの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータの出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄコンバータの出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、前記同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを有することを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項８】
アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記ＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうか
を判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを特徴とするＵＷＢ通信装置。
【請求項９】
アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に通過させる窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記窓出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、前記同期判定部の結果にもとづき前記の窓の通過時間位置を制御する窓制御部とを備えたことを特徴とする請求項８に記載のＵＷＢ通信装置。
【請求項１０】
アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に各々隣接するタイミングで通過させる複数の窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記複数の窓の出力とを乗ずる乗算器と、それらの出力を積分する積分器と、それらの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、前記複数のＡ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期比較判定部と、同期比較判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、前記同期比較判定部の結果にもとづき前記の３つの窓の通過時間位置を制御する窓制御部と前記同期比較判定部の結果にもとづき、前記３つのＡ／Ｄの出力の中から一つを選択して通過させるＳＷと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載のＵＷＢ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広帯域（５００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ）のパルスを使って情報を伝送するＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ＷｉｄｅＢａｎｄ）通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来のＵＷＢ通信装置の送信系の構成図で、図１６は従来のＵＷＢ通信装置の受信系の構成図で、図１７は同送信系のタイミングチャートで、図１８は同受信系のタイミングチャートである。
【０００３】
図１５において、１０１は遅延挿入器、１０２は系列遅延器、１０３はフレームクロック発生器、１０４はテンプレート発生器、１０５は系列発生器、１０６はＰＡ、１０７はＢＰＦ、１０８はアンテナである。
【０００４】
図１６において、１０９はアンテナ、１１０はＢＰＦ、１１１はＬＮＡ、１１２はパルス相関器、１１３はテンプレート発生器、１１４は系列遅延器、１１５はフレームクロック発生器、１１６は系列発生器、１１７はパルス列積分器、１１８は比較器である。
【０００５】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置について、その動作（例えば非特許文献１や２に記載された動作）を説明する。
【０００６】
送信系について図１５と図１７を用いて説明する。フレームクロック発生器１０３より図１７の最下段に示すようなフレームクロック波形を発生させる。また系列発生器１０５においては、時間拡散用の拡散系列を発生させる。そして系列遅延器１０２においては、前記フレームクロックを前記拡散系列に応じてクロック毎に遅延量を付加して時間拡散を行う。この場合、例えば、拡散系列チップ長をＴc、拡散系列をＣj（＝０、１、・・・、Ｎh−１）（Ｎh：拡散系列長）とすると、１拡散周期内のｊ番目のフレームクロックの立ち上がりをＣjＴcだけ遅延させる。簡単の為に、拡散系列周期とシンボル周期を同じにして、拡散系列を（０、３、２、１）とした時の系列遅延器１０２の出力波形を図１７の中下段に示す。次に、遅延挿入器１０１においては、送信データ（０又は１）に応じて、シンボル毎に遅延量を付加してＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を行う。この場合、シンボルに対してオーバーサンプリングで波形生成を行う構成であり、例えば、付加する遅延量をδとすると、送信データが“０”の時は遅延量を付加せず、送信データが“１”の時のみパルス幅程度の遅延量δをシンボル全体のパルスに付加する。この時の遅延挿入器の出力波形を図１７の中上段に示す。そして、テンプレート発生器１０４において前記遅延挿入器１０１の出力をパルス化する。例えば、前記遅延挿入器１０１の出力の立ち上がりに同期してパルスを出力させた場合の波形を図１７の上段に示す。ＰＡ１０６によりテンプレート発生器１０４の出力電力を増幅し、ＢＰＦ１０７においてＰＡ１０６の出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、その出力はアンテナ１０８により空中に放射される。
【０００７】
この場合、パルス波形は基本的にそのまま空中に放射されるため電波規制を満足する必要があるが、例えばアメリカのＦＣＣルールに対応するためには帯域幅として５００ＭＨｚ以上を確保する必要があり、その場合、パルス幅Ｔmとして通常１ｎｓｅｃ以下が要求される。また、フレームクロック周期Ｔf内で時間拡散のホッピングがなされる為、Ｔfはパルス幅の拡散長の長さを確保する必要がある。通常はフレームクロック周期Ｔfはパルス幅Ｔmの百倍から千倍の長さで、それだけ送信機出力はデュ−ティサイクルの非常に小さな信号となる。このデュ−ティサイクルを大きくしようとすると、通信するユーザー数
が増えた場合に互いのパルスの衝突頻度が上がり、それだけ通信品質の劣化をもたらす。その意味で、通信品質上はデュ−ティサイクルは小さい方が望ましい。
【０００８】
次に受信系について図１６と図１８を用いて説明する。アンテナ１０９において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ１１０においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ１１１においてＢＰＦ１１０出力電力を増幅する。一方、フレームクロック発生器１１５より図１８に示すようなフレームクロック波形を発生させる。また系列発生器１１６においては、送信側と同じ時間拡散用の拡散系列を発生させる。そして系列遅延器１１４においては、送信系と同様に前記フレームクロックを前記拡散系列に応じてクロック毎に遅延量を付加する。この場合、例えば、拡散系列チップ長をＴc、拡散系列をＣj（＝０、１、・・・、Ｎh−１）（Ｎh：拡散系列長）とすると、１拡散周期内のｊ番目のフレームクロックの立ち上がりをＣjＴcだけ遅延させる。送信系と同様に簡単の為に、拡散系列周期とシンボル周期を同じにして、拡散系列を（０、３、２、１）とした時の系列遅延器１１４の出力波形を図１８に示す。そしてテンプレート発生器１１３においては、送信系とは異なり、送信系のテンプレート発生器１０２出力パルスに、送信側でのシンボル“１”を送る際に付加する遅延量δ分だけ遅延反転したパルスを付加して出力する。つまり、送信系のテンプレート発生器１０２出力をＷ（ｔ）とすると、受信系のテンプレート発生器１１３出力Ｖ（ｔ）は、
Ｖ（ｔ）＝  Ｗ（ｔ）−Ｗ（ｔ−δ）      （１）
となるように生成する。そして、パルス相関器１１２において前記ＬＮＡ１１１出力と前記テンプレート発生器１１３出力との相関をフレームクロック１周期でとり、フレームクロックの最終のタイミングでパルス相関器１１２をリセットもしくは放電する。この場合、図１８に示すように、送信シンボルが“０”の時には出力は正となり、送信シンボルが“１”の時には出力は負となる。そして、パルス列積分器１１７においては、前記パルス相関器１１２出力を１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングでパルス列積分器１１７をリセットもしくは放電する。そして、比較器１１８においては、前記パルス列積分器１１７がその出力をリセットもしくは放電される前の、パルス列積分器１１７の最終の出力が安定した状態で、パルス列積分器１１７の出力をサンプリングし、それが正の場合には復調出力を“０”、負の場合には復調出力が“１”として出力するようにする。
【０００９】
この場合、式（１）に示す受信系のテンプレート発生器１１３の出力が１パルス分だけでも時間軸上でずれると、復調出力が反転して誤ってしまうため、パルス幅Ｔmを１ｎｓｅｃ以下とすると、少なくとも数１０ｐｓｅｃレベルの非常に高精度なパルス制御が要求される。
【００１０】
この時、簡単の為に希望信号タイミングは１００％捕捉出来るとすると、従来の拡散通信システムでの最大信号捕捉時間Ｔoは、相関方式としてスライディング相関を仮定すると、
Ｔo＝Ｎh×ＴS      Ｎh：拡散系列長、ＴS：シンボル周期      （２）
であるが、従来のＵＷＢ通信装置では、拡散チップ長Ｔc内で受信パルスの位置をサーチするのに、仮に送信パルスのデュ−ティサイクルを百分の１とすると、１パルス点での判定時間の１００倍の時間を要する。従って、従来のＵＷＢ通信装置での最大信号捕捉時間Ｔuは、
Ｔu＝１００×Ｎh×ＴS      （３）
となる。つまり、従来の拡散捕捉時の最大１００倍の信号捕捉時間を要する必要がある。従って、通信品質の向上を図り、パルスのデュ−ティサイクルを小さくしようとすればするほど、その分だけ信号捕捉時間は更に長くなる必要がある。
【非特許文献１】河野隆二「Ｉｍｐｕｌｓｅ  ＲａｄｉｏによるＵｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）無線通信の基礎と発展」信学技報  ＳＳＴ  ２００１−４０  ｐｐ．７７−８４
【非特許文献２】Ｍ．Ｚ  Ｗｉｎ，  Ｒ．Ａ．Ｓｃｈｏｌｔｚ「Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｔｉｍｅ−Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒａｄｉｏ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ．  ＶＯＬ．４８，  ＮＯ．４，  ＡＰＲＩＬ  ２０００  ｐｐ．６７９−６９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとしている問題点は、上述したように、正しく復調するには、数百分の一から数千分の一の非常に小さいデューティーサイクルのパルス位置を正しく検出する必要があるが、それをサーチするには、従来の拡散捕捉時の最大１００倍から１０００倍という非常に長い信号捕捉時間を要するという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力をパルス化する為のパルスを発生させるパルス発生部と、前記乗算器出力とパルス発生部出力とを乗ずる乗算器と、その出力電力を増幅するＰＡと、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と前記ＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、前記Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき前記拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＵＷＢ通信装置は、様々なマルチパス環境下にあっても通信品質の劣化を伴うことなく、また、パルスの高精度は制御も要することなく簡易な構成で、信号捕捉時間が短縮されるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力をパルス化する為のパルスを発生させるパルス発生部と、乗算器出力とパルス発生部出力とを乗ずる乗算器と、その出力電力を増幅するＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）と、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列とＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことにより、数百分の一から数千分の一の非常に小さいデューティーサイクルのパルスを、パルス幅（１ｎｓｅ
ｃ以下）以下の数十ｐｓｅｃ程度の精度で制御することなく、正しく復調出来るという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に通過させる窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と窓出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、同期判定部の結果にもとづき窓の通過時間位置を制御する窓制御部とを備えたことにより、マルチパス環境下にあっても、遅延波の少ない領域で復調の為の相関処理を行うことで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に各々隣接するタイミングで通過させる複数の窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と複数の窓の出力とを乗ずる乗算器と、それらの出力を積分する積分器と、それらの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、複数のＡ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期比較判定部と、同期比較判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、同期比較判定部の結果にもとづき３つの窓の通過時間位置を制御する窓制御部と同期比較判定部の結果にもとづき、３つのＡ／Ｄの出力の中から一つを選択して通過させるＳＷと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部とを備えたことにより、見通し外通信時のように、遅延波と希望波の電力変動が大きく、希望波（最大信号電力のパスの信号）のパス（伝送経路）が刻々変化するようなマルチパス環境下にあっても、複数の時間領域で、復調の為の相関処理を並列に行い、最大電力を出力する相関出力を復調に使うことで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力が“１”の時のみパルスを出力するパルス発生部と、その出力電力を増幅するＰＡと、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力信号を２乗する２乗器と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と２乗器出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことにより、伝送路や回路素子等により受信パルスにリップルがある環境下にあっても、送信系の拡散出力のチップが１又は０の一方の時にのみパルスを連続出力させ、受信系ではその連続パルスの２乗検波出力を検出し復調することで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４における受信系において、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力信号を２乗する２乗器と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列
発生部と、そこで発生させた拡散系列と２乗器出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅の移動平均を計算する移動平均部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅と、移動平均部の両方の出力をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことにより、高速移動時のような、受信系のＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）では追従出来ないような受信信号電力の変動が早い環境下にあっても、受信信号の移動平均値を復調の際のスレッショルドに利用することで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、送信系においては、送信データを拡散するための拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と送信データを乗ずる乗算器と、その出力をパルス化する為のパルスを発生させるパルス発生部と、乗算器出力とパルス発生部出力とを乗ずる乗算器と、５ＧＨｚ帯の正弦波を発生させる５ＧＨｚ発振器と、パルス発生部から出力され、出力パルスに同期したクロックと５ＧＨｚ発振器出力とを乗ずる乗算器と、パルス発生部出力が乗じられる乗算器出力と、５ＧＨｚ発振器出力が乗じられる乗算器出力とを合成する合成器と、その出力電力を増幅するＰＡと、その出力から所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力を空中に放射するアンテナとを備え、受信系においては、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力から５ＧＨｚ帯の正弦波の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、送信系と同じ周波数の５ＧＨｚ帯の正弦波を発生させる５ＧＨｚ発振器と、この出力とＢＰＦ出力とを乗ずる乗算器と、その出力より、送信系で送信されたクロックのタイミングを抽出するタイミング抽出部と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列とＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、タイミング抽出部出力とＡ／Ｄ出力の信号振幅とから同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことにより、送信パルスのタイミング情報を載せたパイロット信号を使うことで、マルチパス環境下にあれば、かえって通信品質を向上しつつ、信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の発明は、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、拡散系列発生部からの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータの出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄコンバータの出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを有することにより、数百分の一から数千分の一の非常に小さいデューティーサイクルのパルスを、パルス幅（１ｎｓｅｃ以下）以下の数十ｐｓｅｃ程度の精度で制御することなく、正しく復調出来るという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の発明は、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列とＬＮＡ出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部とを備えたことにより、数百分の一から数千分の一の非常に小さいデューティーサイクルのパルスを、パ
ルス幅（１ｎｓｅｃ以下）以下の数十ｐｓｅｃ程度の精度で制御することなく、正しく復調出来るという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項９に記載の発明は、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に通過させる窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と窓出力とを乗ずる乗算器と、その出力を積分する積分器と、その出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部と、Ａ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期判定部と、同期判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、同期判定部の結果にもとづき窓の通過時間位置を制御する窓制御部とを備えたことにより、マルチパス環境下にあっても、遅延波の少ない領域で復調の為の相関処理を行うことで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、アンテナ出力に対して所要信号周波数帯域外の不要電波を除去するＢＰＦと、その出力電力を増幅するＬＮＡと、その出力に対して、時間軸上で一定時間幅内の信号のみを周期的に各々隣接するタイミングで通過させる複数の窓と、送信系と同じ拡散系列を発生させる拡散系列発生部と、そこで発生させた拡散系列と複数の窓の出力とを乗ずる乗算器と、それらの出力を積分する積分器と、それらの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、複数のＡ／Ｄ出力の信号振幅をみて同期がとれたかどうかを判定する同期比較判定部と、同期比較判定部の結果にもとづき拡散系列発生部から出力させる拡散系列の初期位相を制御する拡散系列制御部と、同期比較判定部の結果にもとづき３つの窓の通過時間位置を制御する窓制御部と同期比較判定部の結果にもとづき、３つのＡ／Ｄの出力の中から一つを選択して通過させるＳＷと、その出力の位相から所望の信号を復調する復調部とを備えたことにより、見通し外通信時のように、遅延波と希望波の電力変動が大きく、希望波（最大信号電力のパスの信号）のパス（伝送経路）が刻々変化するようなマルチパス環境下にあっても、複数の時間領域で、復調の為の相関処理を並列に行い、最大電力を出力する相関出力を復調に使うことで、正しく復調出来、且つ信号捕捉時間を短縮出来るという作用を有する。
【００２４】
以下、発明の実施の形態について、図１〜１１を用いて説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図で、図２は、本発明の実施の形態１よるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図で、図３は同送信系のタイミングチャートで、図４は同受信系のタイミングチャートである。
【００２６】
図１において、１は拡散系列発生部、２は乗算器、３は乗算器、４はパルス発生器、５はＰＡ、６はＢＰＦ、７はアンテナである。
【００２７】
図２において、７はアンテナ、８はＢＰＦ、９はＬＮＡ、１０は乗算器、１１は積分器、１２はＡ／Ｄコンバータ、１３は復調部、１４は同期判定部、１５は拡散系列制御部、１６は拡散系列発生部である。
【００２８】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置について、以下図面を参照して本発明の実施の形態１を説明する。
【００２９】
送信系について図１と図３を用いて説明する。まず拡散系列発生部１より出力する拡散系列と送信データを乗算器２で乗算してＤＳ−ＢＰＳＫ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃ
ｅ−Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調を行う。図３に、簡単の為に、送信データを（０、１）、拡散系列を（１、０、１、１、０、１）とした場合の波形を示す。この場合、拡散系列１周期を送信データ１シンボル周期に同期させておく。そして、乗算器２の出力とパルス発生部４の出力を乗算器３で乗算する。この場合、パルス系列は拡散系列に同期させておく。この時の波形を図３に示す。ＰＡ５により乗算器３の出力電力を増幅し、ＢＰＦ６においてＰＡ５の出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、その出力はアンテナ７により空中に放射される。
【００３０】
この場合、変調はＤＳ−ＢＰＳＫである為、背景技術でのＰＰＭ変調−時間拡散のような高精度なパルス制御を必要としない。
【００３１】
次に受信系について図２と図４を用いて説明する。アンテナ７において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ８においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ９においてＢＰＦ８出力電力を増幅する。一方、拡散系列発生部１６において送信系と同じ拡散系列を発生させ、これを乗算器１０において、前記ＬＮＡ９の出力と乗算して、その出力を積分器１１で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器１１をリセットもしくは放電する。そして、その出力をＡ／Ｄコンバータ１２で、積分器１１がリセットもしくは放電される直前でサンプリングして、復調部１３では、その結果が正の場合には復調出力を“０”、負の場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、同期判定部１４では前記Ａ／Ｄコンバータ１２出力の絶対値と、予め設定されたスレッショルド値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき拡散系列制御部１５では、Ａ／Ｄコンバータ１２出力の絶対値がスレッショルド値を超えない場合には、前記拡散系列発生部１６から出力される拡散系列のチップの初期位相を１／２チップづつシフトさせ、Ａ／Ｄコンバータ１２出力の絶対値がスレッショルド値を超えた時点で、そのチップの初期位相のまま周期的に拡散系列を出力するように前記拡散系列発生部１６を制御する。図４に、図３での送信パルスを受信した場合の波形を示す。
【００３２】
この場合、拡散チップ長Ｔc内で受信パルスの位置をサーチする必要がないため、信号捕捉時間Ｔcは、
Ｔp＝２×Ｎh×ＴS＝Ｔu／５０      （４）
となり、信号捕捉時間において従来より５０倍以上の高速化が期待出来る。
【００３３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２によるＵＷＢ通信装置について、実施の形態１からの変更箇所である受信系の構成図で、図６は同受信系のタイミングチャートである。
【００３４】
図５において、１７はアンテナ、１８はＢＰＦ、１９はＬＮＡ、２０は窓、２１は乗算器、２２は積分器、２３はＡ／Ｄコンバータ、２４は復調部、２５は同期判定部、２６は拡散系列制御部、２７は拡散系列発生部、２８は窓制御部である。
【００３５】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置の受信系について、以下図面を参照して本発明の実施の形態２を説明する。
【００３６】
アンテナ１７において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ１８においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ１９においてＢＰＦ１８出力電力を増幅する。そしてその出力を、拡散チップ長Ｔc以下の時間軸上の窓２０を通過させる。一方、拡散系列発生部２７において送信系と同じ拡散系列を発生させ、これを乗算器２１において、前記窓２０の出力と乗算して、その出力を積分器２２で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器２２
をリセットもしくは放電する。そして、その出力をＡ／Ｄコンバータ２３で、積分器２２がリセットもしくは放電される直前でサンプリングして、復調部２４では、その結果が正の場合には復調出力を“０”、負の場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、同期判定部１４では前記Ａ／Ｄコンバータ１２出力の絶対値と、予め設定されたスレッショルド値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき、まず窓制御部２８においては、Ａ／Ｄコンバータ１２出力の絶対値がスレッショルド値を超えない場合には、拡散系列チップ内で窓２０をシフトし、絶対値がスレッショルド値を超えないまま、拡散系列チップ内の全領域を掃引し終えた場合には、拡散系列制御部２６で前記拡散系列発生部２７から出力される拡散系列のチップの初期位相を１／２チップづつシフトさせ、再度、窓制御部２８において拡散系列チップ内で窓２０をシフトし、絶対値がスレッショルド値を超えるまで同様の処理を繰り返す。図６に、窓と拡散系列とＬＮＡ出力との関係をタイミングチャートで示す。
【００３７】
この場合、マルチパス環境下で、隣接する拡散チップに達するような逆極性の遅延波が存在する場合に、窓がなければ復調判定時の信号電力の劣化を招く。これは従来のＵＷＢ通信装置においても同様である。本実施の形態では、窓により逆極性の遅延波を遮断することにより、このような信号電力の劣化を回避出来る。屋内での利用を想定すると、遅延波の遅延時間は小さいので、窓幅Ｔwは拡散チップ長Ｔcのせいぜい数分の１で十分と考えられる。
【００３８】
従って、簡単のためにＴc／Ｔw＝５とすると、拡散チップ長Ｔc内で窓を掃引する必要があるため、信号捕捉時間Ｔp2は、
Ｔp2＝（Ｔc／Ｔw）×２×Ｎh×ＴS
＝（Ｔc／Ｔw）×Ｔu／５０
＝Ｔu／１０                            （５）
となり、マルチパスへの耐性改善を図りつつも信号捕捉時間において従来より１０倍以上程度の高速化が期待出来る。
【００３９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３によるＵＷＢ通信装置について、実施の形態１からの変更箇所である受信系の構成図である。
【００４０】
図７において、２９はアンテナ、３０はＢＰＦ、３１はＬＮＡ、３２は窓、３３は窓、３４は窓、３５は乗算器、３６は乗算器、３７は乗算器、３８は積分器、３９は積分器、４０は積分器、４１はＡ／Ｄコンバータ、４２はＡ／Ｄコンバータ、４３はＡ／Ｄコンバータ、４４は同期比較判定部、４５は拡散系列制御部、４６は拡散系列発生部、４７は窓制御部、４８はＳＷ、４９は復調部である。
【００４１】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置の受信系について、以下図面を参照して本発明の実施の形態３を説明する。
【００４２】
アンテナ２９において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ３０においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ３１においてＢＰＦ３０出力電力を増幅する。そしてその出力を、時間軸上で互いに隣接し、拡散チップ長Ｔc以下の時間軸上の窓３２、３３、３４を通過させる。一方、拡散系列発生部４６において送信系と同じ拡散系列を発生させ、これを乗算器３５、３６、３７において、各々、前記窓３２、３３、３４の出力と乗算して、これらの出力を各々、積分器３８、３９、４０で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器３８、３９、４０をリセットもしくは放電する。そして、それらの出力を各々、Ａ／Ｄコンバータ４１、４２、４３で、積分器３８、３９、４０がリセットもしくは放電され
る直前でサンプリングして、それらのうちいずれか一つの出力をＳＷ４８で選択して、その出力を復調部４９では、その結果が正の場合には復調出力を“０”、負の場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、同期比較判定部４４では前記Ａ／Ｄコンバータ４１、４２、４３出力の絶対値の最大値抽出と、予め設定されたスレッショルド値との前記最大値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき、まずＳＷ４８では、最大値となるＡ／Ｄコンバータの出力が選択されるように設定され、一方、窓制御部４７においては、Ａ／Ｄコンバータ４１、４２、４３出力の絶対値が最大値がスレッショルド値を超えない場合には、拡散系列チップ内で窓３２、３３、３４をシフトし、絶対値がスレッショルド値を超えないまま、拡散系列チップ内の全領域を掃引し終えた場合には、拡散系列制御部４５で前記拡散系列発生部４６から出力される拡散系列のチップの初期位相を１／２チップづつシフトさせ、再度、窓制御部４７において拡散系列チップ内で窓３２、３３、３４をシフトし、絶対値がスレッショルド値を超えるまで同様の処理を繰り返す。
【００４３】
この場合、見通し外通信時のように、遅延波と希望波の電力変動が大きく、希望波（最大信号電力のパスの信号）のパス（伝送経路）が刻々変化するようなマルチパス環境下にあっても、一番最適なパス（窓）を随時選択して復調するので、それだけ信号電力の劣化を回避出来る。
【００４４】
前実施の形態と同様に、屋内での利用を想定すると、遅延波の遅延時間は小さいので、窓幅Ｔwは拡散チップ長Ｔcのせいぜい数分の１で十分と考えられる。
【００４５】
従って、簡単のために窓の数を５個、Ｔc／Ｔw＝５とすると、拡散チップ長Ｔc内で窓を掃引する必要があるため、信号捕捉時間Ｔp3は、
Ｔp3＝（Ｔc／Ｔw）×（１／５）×２×Ｎh×ＴS
＝（Ｔc／Ｔw）×（１／５）×Ｔu／５０
＝Ｔu／５０                                        （６）
となり、若干のハードウェア規模の増加は伴うものの、マルチパスへの耐性改善を図りつつも信号捕捉時間において従来より５０倍以上の高速化が期待出来る。
【００４６】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図で、図９本発明の実施の形態４によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図で、図１０は出力パルスと拡散系列との時間軸上での関係図である。
【００４７】
図８において、５０は拡散系列発生部、５１は乗算器、５２はパルス発生部、５３はＰＡ、５４はＢＰＦ、５５はアンテナである。
【００４８】
図９において、５５はアンテナ、５６はＢＰＦ、５７はＬＮＡ、５８は２乗器、５９は乗算器、６０は積分器、６１はＡ／Ｄコンバータ、６２は復調部、６３は同期判定部、６４は拡散系列制御部、６５は拡散系列発生部である。
【００４９】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置について、以下図面を参照して本発明の実施の形態４を説明する。
【００５０】
送信系について図８と図１０を用いて説明する。まず拡散系列発生部５０より出力する拡散系列と送信データを乗算器５１で乗算する。この場合、拡散系列１周期が送信データ１シンボル周期に同期させておく。そして、乗算器５１の出力が“１”の時のみパルス発生部５２からパルスを連続的に出力するようにする。この時の波形の様子を図１０に示す。そして、ＰＡ５３によりパルス発生部５２の出力電力を増幅し、ＢＰＦ５４においてＰ
Ａ５３の出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、その出力はアンテナ５５により空中に放射される。
【００５１】
この場合、変調は、連続パルスの有無で拡散チップを伝送するＤＳ−ＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ）である為、背景技術でのＰＰＭ変調−時間拡散のような高精度なパルス制御を必要としない。
【００５２】
次に受信系について図９を用いて説明する。アンテナ５５において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ５６においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ５７においてＢＰＦ５６出力電力を増幅する。そして、その出力を２乗器５８で２乗して絶対値成分を抽出する。一方、拡散系列発生部６５において送信系と同じ拡散系列を発生させ、これを乗算器５９において、前記２乗器５８の出力と乗算して、その出力を積分器６０で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器６０をリセットもしくは放電する。そして、その出力をＡ／Ｄコンバータ６１で、積分器６０がリセットもしくは放電される直前でサンプリングして、復調部６２では、その結果が予め設定された復調用スレッショルド値より小さい場合には復調出力を“０”、大きい場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、同期判定部６３では前記Ａ／Ｄコンバータ６１出力と、予め設定された同期判定用スレッショルド値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき拡散系列制御部６４では、Ａ／Ｄコンバータ６１出力が同期判定用スレッショルド値を超えない場合には、前記拡散系列発生部６５から出力される拡散系列のチップの初期位相を１／２チップづつシフトさせ、Ａ／Ｄコンバータ６１出力の絶対値が同期判定用スレッショルド値を超えた時点で、そのチップの初期位相のまま周期的に拡散系列を出力するように前記拡散系列発生部６５を制御する。
【００５３】
この場合、変調方式がＤＳ−ＯＯＫで、ＤＳ−ＢＰＳＫよりも３ｄＢの劣化があるものの、伝送路やアンテナ、回路素子等での不十分な整合に起因して、受信パルスにリップルがある環境下にあっては、従来のＵＷＢ通信装置では大きな通信品質の劣化を招くが、本実施の形態ではそれが低減され、それだけ簡易且つ安価な構成で実現出来る。
【００５４】
この時、拡散チップ長Ｔc内で受信パルスの位置をサーチする必要がないため、信号捕捉時間Ｔp4は、
Ｔp4＝２×Ｎh×ＴS＝Ｔu／５０      （７）
となり、信号捕捉時間において従来より５０倍以上の高速化が期待出来る。
【００５５】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５によるＵＷＢ通信装置について、実施の形態４からの変更箇所である受信系の構成図である。
【００５６】
図１１において、６６はアンテナ、６７はＢＰＦ、６８はＬＮＡ、６９は２乗器、７０は乗算器、７１は積分器、７２はＡ／Ｄコンバータ、７３は復調部、７４は移動平均部、７５は同期判定部、７６は拡散系列制御部、７７は拡散系列発生部である。
【００５７】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置の受信系について、以下図面を参照して本発明の実施の形態５を説明する。
【００５８】
アンテナ６６において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ６７においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ６８においてＢＰＦ６７出力電力を増幅する。そして、その出力を２乗器６９で２乗して絶対値成分を抽出する。一方、拡散系列発生部７７において送信系と同じ拡散系列を発生させ
、これを乗算器７０において、前記２乗器６９の出力と乗算して、その出力を積分器７１で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器７１をリセットもしくは放電する。そして、その出力をＡ／Ｄコンバータ７２で、積分器７１がリセットもしくは放電される直前でサンプリングする。そして、移動平均部７４では、復調用スレッショルド値と同期判定用スレッショルド値をＡ／Ｄコンバータ７２からの出力から抽出する。これに基づき、復調部７３では、その結果が抽出された復調用スレッショルド値より小さい場合には復調出力を“０”、大きい場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、同期判定部７５では前記Ａ／Ｄコンバータ６１出力と、抽出された同期判定用スレッショルド値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき拡散系列制御部７６では、Ａ／Ｄコンバータ７２出力が同期判定用スレッショルド値を超えない場合には、前記拡散系列発生部７７から出力される拡散系列のチップの初期位相を１／２チップづつシフトさせ、Ａ／Ｄコンバータ７２出力の絶対値が同期判定用スレッショルド値を超えた時点で、そのチップの初期位相のまま周期的に拡散系列を出力するように前記拡散系列発生部７７を制御する。
【００５９】
この場合、高速移動時のような、従来の受信系では追従出来ないような受信信号電力の変動が早い環境下にあっても、スレッショルド値が環境に応じて適応的に最適化するので、
それだけ通信品質の劣化が抑えられる。
【００６０】
この時、拡散チップ長Ｔc内で受信パルスの位置をサーチする必要がないため、信号捕捉時間Ｔp5は、
Ｔp5＝２×Ｎh×ＴS＝Ｔu／５０      （８）
となり、信号捕捉時間において従来より５０倍以上の高速化が期待出来る。
【００６１】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図で、図１３は、本発明の実施の形態６によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図で、図１４は同受信系のタイミングチャートである。
【００６２】
図１２において、７８は拡散系列発生部、７９は乗算器、８０は乗算器、８１はパルス発生器、８２は５ＧＨｚ発振器、８３は乗算器、８４は合成器、８５はＰＡ、８６はＢＰＦ、８７はアンテナである。
【００６３】
図１３において、８７はアンテナ、８８はＢＰＦ、８９はＬＮＡ、９０は乗算器、９１は積分器、９２はＡ／Ｄコンバータ、９３は復調部、９４は同期判定部、９５は拡散系列制御部、９６は拡散系列発生部、９７はＢＰＦ、９８は５ＧＨｚ発振器、９９は乗算器、１００はタイミング抽出部である。
【００６４】
以上のように構成されたＵＷＢ通信装置について、以下図面を参照して本発明の実施の形態６を説明する。
【００６５】
送信系について図１２を用いて説明する。まず拡散系列発生部７８より出力する拡散系列と送信データを乗算器７９で乗算してＤＳ−ＢＰＳＫ変調を行う。この場合、拡散系列１周期を送信データ１シンボル周期に同期させておく。そして、乗算器７９の出力とパルス発生部８１のパルス出力を乗算器８０で乗算する。この場合、パルス系列は拡散系列に同期させておく。またパルス発生部８１では、例えば立ち上がりが発生パルスに同期したチップレートのクロック別途発生させる。そして、その出力と、５ＧＨｚ発振器８２から出力される５ＧＨｚ帯の正弦波を乗算器８３で乗算する。そして合成器８４において、乗算器８０の出力と乗算器８３の出力とを合成して、その出力電力をＰＡ８５により増幅し
、ＢＰＦ８６においてＰＡ８５の出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、その出力はアンテナ８７により空中に放射される。
【００６６】
この場合、変調はＤＳ−ＢＰＳＫである為、背景技術でのＰＰＭ変調−時間拡散のような高精度なパルス制御を必要としない。
【００６７】
次に受信系について図１３と図１４を用いて説明する。アンテナ８７において、通信相手のＵＷＢ通信装置から送られてくる電波を受信し、ＢＰＦ８８においてアンテナ出力の所要信号周波数帯域外の不要電波を除去し、ＬＮＡ８９においてＢＰＦ８８出力電力を増幅する。一方、拡散系列発生部９６において送信系と同じ拡散系列を発生させ、これを乗算器９０において、前記ＬＮＡ８９の出力と乗算して、その出力を積分器９１で１シンボル期間Ｔsの間だけ積分し、シンボルの最終のタイミングで積分器９１をリセットもしくは放電する。そして、その出力をＡ／Ｄコンバータ９２で、積分器９１がリセットもしくは放電される直前でサンプリングして、復調部９３では、その結果が正の場合には復調出力を“０”、負の場合には復調出力が“１”として出力するようにする。一方、ＢＰＦ９７においてＬＮＡ８９出力の５ＧＨｚ帯以外の不要電波を除去し、その出力を乗算器９９において、５ＧＨｚ発振器９８の送信系と同じ正弦波出力と乗算する。そして、タイミング抽出部１００において、前記乗算器９９の出力より５ＧＨｚの高調波成分を除去して、送信系で生成した立ち上がりが発生パルスに同期したチップレートのクロックを再生する。そして、拡散系列制御部９５ではその再生クロックの立ち上がりタイミングを拡散系列発生部９６で発生させる各拡散系列チップの先頭タイミングに同期させる。この時の波形の様子を図１４に示す。一方、同期判定部９４では、前記Ａ／Ｄコンバータ９２出力の絶対値と、予め設定されたスレッショルド値との比較が１シンボル期間毎になされ、その結果に基づき拡散系列制御部９５では、Ａ／Ｄコンバータ９２出力の絶対値がスレッショルド値を超えない場合には、前記拡散系列発生部９６から出力される拡散系列のチップの初期位相を１チップづつシフトさせ、Ａ／Ｄコンバータ９２出力の絶対値がスレッショルド値を超えた時点で、そのチップの初期位相のまま周期的に拡散系列を出力するように前記拡散系列発生部９６を制御する。
【００６８】
この場合、図１４に示すように、遅延量が拡散系列１チップ内の遅延波は、全て希望波と同相であるため、積分器９１出力に現れる信号電力は遅延波の分だけ大きくなり、それだけ通信品質の改善につながる。
【００６９】
また、パルスのタイミング情報の伝送に５ＧＨｚ帯を用いるのは、アメリカのＵＷＢに関するＦＣＣルールでは、ＵＷＢの周波数帯と５ＧＨｚが重複しているため、ＰＡやＬＮＡ，アンテナ等をＵＷＢと共用出来る為である。
【００７０】
この時、拡散チップ長Ｔc内で受信パルスの位置をサーチする必要がないため、また、受信系の拡散系列のシフト量が１チップで可能なため、信号捕捉時間Ｔp6は、
Ｔp6＝Ｎh×ＴS＝Ｔu／１００      （９）
となり、信号捕捉時間において従来より１００倍以上の高速化が期待出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のＵＷＢ通信装置は、信号捕捉時間が短縮され利便性が向上しただけでなく、数１０ｐｓｅｃレベルの非常に高精度な処理を必要としない為、それだけ簡易で安価に実現することが期待出来る為、高速伝送用の通信装置だけでなく、小型化／低コスト化の要求が厳しいＲＦＩＤのようなシステム向けの用途にも適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図
【図２】本発明の実施の形態１によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図３】本発明の実施の形態１によるＵＷＢ通信装置の送信系のタイミングチャート
【図４】本発明の実施の形態１によるＵＷＢ通信装置の受信系のタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態２によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図６】本発明の実施の形態２によるＵＷＢ通信装置の受信系のタイミングチャート
【図７】本発明の実施の形態３によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図８】本発明の実施の形態４によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図
【図９】本発明の実施の形態４によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図１０】本発明の実施の形態４による出力パルスと拡散系列との時間軸上での関係図
【図１１】本発明の実施の形態５によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図１２】本発明の実施の形態６によるＵＷＢ通信装置の送信系の構成図
【図１３】本発明の実施の形態６によるＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図１４】本発明の実施の形態６によるＵＷＢ通信装置の受信系のタイミングチャート
【図１５】従来のＵＷＢ通信装置の送信系の構成図
【図１６】従来のＵＷＢ通信装置の受信系の構成図
【図１７】従来のＵＷＢ通信装置の送信系のタイミングチャート
【図１８】従来のＵＷＢ通信装置の受信系のタイミングチャート
【符号の説明】
【００７３】
１    拡散系列発生部
２    乗算器
３    乗算器
４    パルス発生部
５    ＰＡ
６    ＢＰＦ
７    アンテナ
８    ＢＰＦ
９    ＬＮＡ
１０    乗算器
１１    積分器
１２    Ａ／Ｄコンバータ
１３    復調部
１４    同期判定部
１５    拡散系列制御部
１６    拡散系列発生部
１７    アンテナ
１８    ＢＰＦ
１９    ＬＮＡ
２０    窓
２１    乗算器
２２    積分器
２３    Ａ／Ｄコンバータ
２４    復調部
２５    同期判定部
２６    拡散系列制御部
２７    拡散系列発生部
２８    窓制御部
２９    アンテナ
３０    ＢＰＦ
３１    ＬＮＡ
３２    窓
３３    窓
３４    窓
３５    乗算器
３６    乗算器
３７    乗算器
３８    積分器
３９    積分器
４０    積分器
４１    Ａ／Ｄコンバータ
４２    Ａ／Ｄコンバータ
４３    Ａ／Ｄコンバータ
４４    同期比較判定部
４５    拡散系列制御部
４６    拡散系列発生部
４７    窓制御部
４８    ＳＷ
４９    復調部
５０    拡散系列発生部
５１    乗算器
５２    パルス発生部
５３    ＰＡ
５４    ＢＰＦ
５５    アンテナ
５６    ＢＰＦ
５７    ＬＮＡ
５８    ２乗器
５９    乗算器
６０    積分器
６１    Ａ／Ｄコンバータ
６２    復調部
６３    同期判定部
６４    拡散系列制御部
６５    拡散系列発生部
６６    アンテナ
６７    ＢＰＦ
６８    ＬＮＡ
６９    ２乗器
７０    乗算器
７１    積分器
７２    Ａ／Ｄコンバータ
７３    復調部
７４    移動平均部
７５    同期判定部
７６    拡散系列制御部
７７    拡散系列発生部
７８    拡散系列発生部
７９    乗算器
８０    乗算器
８１    パルス発生部
８２    ５ＧＨｚ発振器
８３    乗算器
８４    合成器
８５    ＰＡ
８６    ＢＰＦ
８７    アンテナ
８８    ＢＰＦ
８９    ＬＮＡ
９０    乗算器
９１    積分器
９２    Ａ／Ｄコンバータ
９３    復調部
９４    同期判定部
９５    拡散系列制御部
９６    拡散系列発生部
９７    ＢＰＦ
９８    ５ＧＨｚ発振器
９９    乗算器
１００    タイミング抽出部
１０１    遅延挿入器
１０２    系列遅延器
１０３    フレームクロック発生器
１０４    テンプレート発生器
１０５    系列発生器
１０６    ＰＡ
１０７    ＢＰＦ
１０８    アンテナ
１０９    アンテナ
１１０    ＢＰＦ
１１１    ＬＮＡ
１１２    パルス相関器
１１３    テンプレート発生器
１１４    系列遅延器
１１５    フレームクロック発生器
１１６    系列発生器
１１７    パルス列積分器
１１８    比較器
【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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