(57)【要約】【課題】  ＵＷＢ通信における相関法による同期捕捉方式において、ハードウェアを複雑にする事なく、且つ、送信信号中に情報が存在しなくても同期捕捉を可能にして、同期捕捉時間を短くする。【解決手段】  パルスベース通信を行うための通信システムおよび同期捕捉方法であって、所定周期のパルス信号の伝送情報に対して所定期間（τ）だけ位相が異なっているパルス検出用信号を送信側と受信側で生成し、パルス検出用信号を用いて受信側で同期を確立し、次いで、同期確立したパルス検出用信号に対して所定期間だけ位相を異ならせて伝送情報を受信側で生成することにより、受信信号と前記伝送情報との同期を確立するようにした。【選択図】      図３
2005143012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスベース通信を行うための送信回路であって、
伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する第一のパルス発生器と、
前記所定周期でパルス検出用信号を発生する第二のパルス発生器と、
前記第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器とを制御して、前記第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、
前記第一のパルス発生器の出力と前記第二のパルス発生器の出力とを加算して出力する加算器とを備えていることを特徴とする送信回路。
【請求項２】
前記パルスベース通信はインパルスベースのＵＷＢである、請求項１に記載の送信回路。
【請求項３】
前記伝送情報は情報伝送用拡散符号により生成されることを特徴とする請求項１に記載の送信回路。
【請求項４】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用ＰＮ符号であることを特徴とする請求項３に記載の送信回路。
【請求項５】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用Ｂａｋｅｒ符号であることを特徴とする請求項３に記載の送信回路。
【請求項６】
パルスベース通信を行うための受信回路であって、
伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する受信側の第一のパルス発生器と、
前記所定周期でパルス検出用信号を発生する受信側の第二のパルス発生器と、
前記第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、
受信信号を前記第一のパルス発生器の出力および前記第二のパルス発生器の出力のいずれかに掛け合わせる掛け算器と、
前記掛け算器の出力から復調データを再生する復調手段と、
を備え、
同期捕捉の第１段階では前記掛け算器は前記第二のパルス発生器から出力される前記パルス検出用信号を受信信号と掛け合わせた結果を前記復調手段に与えて、前記復調手段により前記パルス検出信号の同期を確立し、
前記第１段階の後に、前記第一のパルス発生器の出力を前記第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相に対して前記所定値だけ異なるように前記制御回路により前記第一のパルス発生器を制御して、受信信号と前記第一のパルス発生器の出力信号との同期を確立することを特徴とする受信回路。
【請求項７】
前記パルスベース通信はインパルスベースのＵＷＢである、請求項６に記載の受信回路。
【請求項８】
前記伝送情報は情報伝送用拡散符号により生成されることを特徴とする請求項６に記載の受信回路。
【請求項９】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用ＰＮ符号であることを特徴とする請求項８に記載の受信回路。
【請求項１０】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用Ｂａｋｅｒ符号であることを特徴とする請求項８に記載の受信回路。
【請求項１１】
パルスベース通信を行うための送受信システムであって、
伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する第一のパルス発生器と、
前記所定周期でパルス検出用信号を発生する第二のパルス発生器と、
前記第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器とを制御して、前記第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、
前記第一のパルス発生器の出力と前記第二のパルス発生器の出力とを加算して出力する加算器とを備えている送信回路と、
伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する受信側の第一のパルス発生器と、
前記所定周期でパルス検出用信号を発生する受信側の第二のパルス発生器と、
前記受信側の第一のパルス発生器と前記受信側の第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、
受信信号を前記受信側の第一のパルス発生器の出力および前記受信側の第二のパルス発生器の出力のいずれかに掛け合わせる掛け算器と、
前記掛け算器の出力から復調データを再生する復調手段と、
を備え、
同期捕捉の第１段階では前記掛け算器は前記受信側の第二のパルス発生器から出力される前記パルス検出用信号を受信信号と掛け合わせた結果を前記復調手段に与えて、前記復調手段により前記パルス検出信号の同期を確立し、
前記第１段階の後に、前記受信側の第一のパルス発生器の出力を前記受信側の第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相に対して前記所定値だけ異なるように前記制御回路により前記受信側の第一のパルス発生器を制御して、受信信号と前記受信側の第一のパルス発生器の出力信号との同期を確立することを特徴とする送受信システム。
【請求項１２】
前記パルスベース通信はインパルスベースのＵＷＢである、請求項１１に記載の送受信システム。
【請求項１３】
前記伝送情報は情報伝送用拡散符号により生成されることを特徴とする請求項１１に記載の送受信システム。
【請求項１４】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用ＰＮ符号であることを特徴とする請求項１３に記載の送受信システム。
【請求項１５】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用Ｂａｋｅｒ符号であることを特徴とする請求項１３に記載の送受信システム。
【請求項１６】
パルスベース通信を行うための同期捕捉方法であって、
所定周期のパルス信号の伝送情報に対して所定期間だけ位相が異なっているパルス検出用信号を送信側と受信側で生成し、
前記パルス検出用信号を用いて受信側で同期を確立し、
次いで、同期確立した前記パルス検出用信号に対して前記所定期間だけ位相を異ならせて前記伝送情報を受信側で生成することにより、受信信号と前記伝送情報との同期を確立することを特徴とする同期捕捉方法。
【請求項１７】
前記パルスベース通信はインパルスベースのＵＷＢである、請求項１６に記載の同期捕捉方法。
【請求項１８】
前記伝送情報は情報伝送用拡散符号により生成されることを特徴とする請求項１６に記載の同期捕捉方法。
【請求項１９】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用ＰＮ符号であることを特徴とする請求項１８に記載の同期捕捉方法。
【請求項２０】
前記情報伝送用拡散符号は情報伝送用Ｂａｋｅｒ符号であることを特徴とする請求項１８に記載の同期捕捉方法。
【請求項２１】
前記伝送情報は各パルスの正転と反転のシーケンスからなるＤＳ変調された符号である、請求項１６に記載の同期捕捉方法。
【請求項２２】
前記伝送情報は各パルスの位相を所定期間ずらすか否かによりＴＨ変調された符号である、請求項１６に記載の同期捕捉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパルスベース通信システムに関し、特に、ＵＷＢ(Ultra Wide Band)等のパルスベース通信システムにおける同期捕捉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢシステムは搬送波を用いないで信号をパルス状態で送受信するシステムであり、米国のFCC（米連邦通信委員会）が２００２年に民間に認可を与えた。ＦＣＣの規定ではＵＷＢの定義は「帯域５００ＭＨｚ以上または中心周波数の２０％以上の占有帯域幅を持つ無線信号」である。ＵＷＢは高速データ通信が可能な技術として大きな注目を集めている。ＵＷＢの信号は非常に広い帯域を使用して低電力で送信しているために他の通信システムとスペクトルを共有できるというメリットがある。さらに、信号をパルスで送信するのでマルチパスやフェージングの影響も解決する事ができる（非特許文献１および２を参照）。
【０００３】
短いパルスのＵＷＢの波形はマルチパスの影響を避けることができるので、室内の通信に適用される。以下の記載ではマルチパスのない加法的白色雑音AWGNモデルを想定する。
【０００４】
非特許文献５に記載のように、モノサイクルの波形w(t)は次の式（１）で与えられる。
【０００５】
【数１】
2005143012.tif 000003
【０００６】
ここで、τmはパルス幅の大きさである。
【０００７】
図１１はＤＳ(Discrete Sequence)で変調された送信信号の波形の一例を示す図である。この例では、周期Tfのパルス列の連続するＳ個（Ｓは正の整数）のパルスで１ビットの情報を表す。変調方式には、各パルスの位相を反転する図１１に示したＤＳ以外にＴＨ(Time Hopping)-ＵＷＢが知られている。
【０００８】
図１２はＤＳ-ＵＷＢの変調方式を説明する図である。図示のように、ＤＳ-ＵＷＢではパルス列の各パルスを反転して０、１を区別する。これは、搬送波の位相の非反転と反転で情報の１と０を区別する従来のＣＤＭＡ等におけるＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)の技術と類似している。
【０００９】
図１３はＴＨ-ＵＷＢの変調方式を説明する図である。同図に示すように、ＴＨ-ＵＷＢでは各パルスの時間軸上での位置を例えば１２５ピコ秒変化させてその位置により０、１を区別する。
【００１０】
いずれの変調方式においても、上記のように連続するＳ個（Ｓは正の整数）のパルス（ＰＮ符号やBaker符号）でスペクトル拡散をして１ビットの情報を表す。
【００１１】
ＤＳ変調やＴＨ変調のＵＷＢシステムにおいて符号の同期は重要な問題のひとつである。多くの場合、ＳＮ比が大変低い状態あるいは妨害波の存在する中で同期捕捉を行わなければならない。
【００１２】
ＤＳ変調やＴＨ変調のＵＷＢシステムにおけるスペクトル拡散通信において、従来の同期捕捉方法としては、マッチドフィルタによる同期捕捉方法と相関方法による同期捕捉方法とがある。
【００１３】
マッチドフィルタによる同期捕捉方法は早い同期捕捉が可能であるが、ハードウェアは大規模となる。
【００１４】
相関方法による同期捕捉方法はハードウェアが比較的簡単ですむが、同期捕捉には時間がかかってしまう。
【００１５】
同期捕捉の時間を短縮するために、複数の相関器を用いて同期捕捉を行う方法がある。しかしながら、この方法は受信機が複雑となり消費電力の増加をもたらす。
【００１６】
相関法による初期同期の一般的な方法として、正しい符号の位相が得られるまで、可能性のある位相の状態を順に変えていく方法がある。その各位相は、受信信号に逆拡散を試みて、その結果で正しいかどうかを評価していく。推定した符号位相が正しいならば、逆拡散が行われ、相関ピーク値が検知される。また、推定した符号位相が正しくないならば、逆拡散は行われず、その基準信号は、次の推定のために、新しい位相にステップする。この手法をシリアルサーチという（非特許文献３参照）。
【００１７】
しかしながら、相関法におけるこのシリアルサーチの方法によれば、送信信号中に情報が存在しない状態が長く続くほど受信側での同期捕捉に要する時間が長くなるという問題がある。
【００１８】
【非特許文献１】M.Z.Win, R.A.Scholtz, “Ultra-Wide Bandwidth Time-HoppingSpread-Spectrum Impulse Radio for Wireless Multiple-Acess Communications” IEEETrans. On Commun., vol.48, no.4, April 2002
【非特許文献２】K.Siwiak, P.Withington, S.Phelan, “Ultra-wide band radio:the emergence of an important new technology,” Vehicular Technology Conference, VTC 2001 Spring. IEEE VTS 53rd, Vol. 2 pp1169-1172, May.2001
【非特許文献３】Roger L. Peterson, Roger L. Ziemer, David E. Borth, “Introduction to Spread Spectrum Communications” Prentice-Hall, 1995
【非特許文献４】Kazimierz. SIWIAK, "Ultra-Wide Band Radio: Introducing a New Technology, "Vehicular Technology Conference, VTC 2001 Spring. IEEE VTS 53rd, Volume; 2,6-9 May 2001
【非特許文献５】Femando Ramirez-Mireles, "On the Performance of Ultra-Wide-Band Signal in Gausian Noise and Dense Multipath, "IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 50, no. 1, January 2001
【非特許文献６】JACK K. HOLMES, "Acquisition Time Performance of PN Spread-Spectrum Systems, "IEEE Trans. Commun., COM-25, 8, pp. 778-783 (Aug. 1977)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、ＵＷＢ通信等のパルスベース通信における相関法による同期捕捉方式において、ハードウェアを複雑にする事なく、且つ、送信信号中に情報が存在しなくても同期捕捉を可能にして、同期捕捉時間を短くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の第一の態様により提供されるものは、パルスベース通信を行うための送信回路であって、伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する第一のパルス発生器と、その所定周期でパルス検出信号を発生する第二のパルス発生器と、第一のパルス発生器と第二のパルス発生器とを制御して、第一のパルス発生器と前記第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、第一のパルス発生器の出力と第二のパルス発生器の出力とを加算して出力する加算器とを備えていることを特徴とする送信回路である。
【００２１】
本発明の第二の態様により提供されるものは、パルスベース通信を行うための受信回路であって、伝送情報を所定周期のパルス信号として発生する受信側の第一のパルス発生器と、その所定周期でパルス検出信号を発生する受信側の第二のパルス発生器と、第一のパルス発生器と第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相の位相差を所定値にする制御回路と、受信信号を第一のパルス発生器の出力および第二のパルス発生器の出力のいずれかに掛け合わせる掛け算器と、掛け算器の出力から復調データを再生する復調手段とを備え、同期捕捉の第１段階では掛け算器は第二のパルス発生器から出力されるパルス検出用信号を受信信号と掛け合わせた結果を復調手段に与えて、復調手段によりパルス検出信号の同期を確立し、第１段階の後に、第一のパルス発生器の出力を第二のパルス発生器から出力されるパルスの位相に対して上記所定値だけ異なるように制御回路により第一のパルス発生器を制御して、受信信号と第一のパルス発生器の出力信号との同期を確立するようにした受信回路である。
【００２２】
本発明の第三の態様により、上記送信回路および受信回路を備えた通信システムが提供される。
【００２３】
本発明の第四の態様により、パルスベース通信を行うための同期捕捉方法であって、所定周期のパルス信号の伝送情報に対して所定期間だけ位相が異なっているパルス検出用信号を送信側と受信側で生成し、パルス検出用信号を用いて受信側で同期を確立し、次いで、同期確立したパルス検出用信号に対して所定期間だけ位相を異ならせて伝送情報を受信側で生成することにより、受信信号と伝送情報との同期を確立することを特徴とする同期捕捉方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
ＵＷＢ通信等のパルスベース通信における相関法による同期捕捉方式において、パルス検出用信号によりまず同期を確立し、次いで伝送情報を含むパルス信号を同期させることにより、ハードウェアを複雑にする事なく、且つ、送信信号中に伝送情報が存在しなくても同期捕捉が可能になり、同期捕捉時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
パルスベース通信における相関法による同期捕捉時間を短くするという目的を、送信信号中に伝送情報が存在しなくてもパルス検出用信号により同期を確立することにより実現した。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明の一実施例によるＵＷＢ用送信回路の構成を示すブロック図である。同図において、１１は例えば100ns毎にパルスを発生するクロック発生器、１２は送信データとクロック発生器１の出力とに基づいて情報伝送用ＰＮ(擬似雑音）信号を発生する情報伝送用ＰＮ発生器、１３は情報伝送用ＰＮ発生器１２の出力に基づいて拡散符号（ＰＮ符号やBaker符号）により変調されたＵＷＢ信号のパルスを発生する第一のパルス発生器、１４はクロック発生器１１の出力に基づいて例えば100nsといった所定周期でパルス検出用信号を発生する第二のパルス発生器、１５は第一および第二のパルス発生器１３，１４を制御する制御回路、１６は第一および第二のパルス発生器１３，１４の出力を加算する加算器、１７は加算器１６の出力を送信するアンテナである。尚、本発明の実施例では図１に示した送信回路はパケット通信を行う。制御回路１５はパケットの先頭で、第二のパルス発生器１４から出力されるパルスの位相を、第一のパルス発生器から出力されるＰＮ符号により変調されたパルス信号の位相から、予め定めた一定時間τだけ遅れて出力されるように、第一および第二のパルス発生器１３および１４を制御する。
【００２７】
従来は存在していなかった第二のパルス発生器１４を設けたことにより、情報伝送用ＰＮ発生器１２が情報を発生しているかいないかに関わらず、パケットの先頭部分で第二のパルス発生器１４から一定周期のパルスが送信されるので、受信側では第二のパルス発生器１４からのこのパルスを受信することにより、情報伝送用の拡散符号が存在していなくてもいち早く同期捕捉することができる。
【００２８】
図２は本発明の一実施例によるＵＷＢ用受信回路の構成を示すブロック図である。同図において、２１は送信回路内のクロック発生器１が発生するクロック信号と同一周期のクロック信号を発生するクロック発生器、２２は受信した信号からベースバンド信号を再生するための拡散符号を発生する情報伝送用ＰＮ発生器、２３は情報伝送用ＰＮ発生器２３の出力に基づいてＵＷＢ信号のパルスを生成する受信側の第一のパルス発生器、２４は送信回路内の第二のパルス発生器１４が発生するパルス信号と同一周期のパルス信号を発生する受信側の第二のパルス発生器、２５は第二のパルス発生器２４および情報伝送用ＰＮ発生器２２を制御する制御回路、２６はスイッチ、２７は受信アンテナ、２８は第一のパルス発生器２３又は第二のパルス発生器２４の出力と受信アンテナ２７により受信された信号とを掛け算する掛け算器、２９は掛け算器２８の出力をＰＮ符号の連続する所定数毎に積分して情報を再生する積分回路、３０は積分回路２９の出力からベースバンド信号を復調データとして出力するベースバンド信号処理回路である。積分回路２９とベースバンド信号処理回路３０とで復調手段を構成している。制御回路２５は、第二のパルス発生器２４から出力されるパルスの位相を、第一のパルス発生器２３から出力されるＰＮ符号により変調されたパルス信号の位相から、予め定めた一定時間τだけ遅れて出力されるように、第一および第二のパルス発生器２３および２４を制御する。
【００２９】
図３は図１および図２に示した本発明の一実施例によるＵＷＢ通信システムの動作を説明するフローチャート、図４は図１に示した送信回路からの出力信号を示す図、図５は本発明の実施例による第一段階の位相同期を説明する図、図６は本発明の実施例による第二段階の位相同期を説明する図である。図３から図６により本発明の実施例による同期捕捉方法を説明する。
【００３０】
まず、送信回路から第一のパルス発生器１３の出力と第２のパルス発生器１４の出力とを重ね合わせた信号を、アンテナ１７を介して出力する。
【００３１】
図４において、（ａ）は第一のパルス発生器１３の出力であるＰＮ符号（拡散符号）により変調されたパルス信号を示し、（ｂ）は第二のパルス発生器１４の出力信号を示し、（ｃ）は両者を加算した加算器１６の出力信号を示す。同図の（ａ）に示すように、拡散符号は所定周期Ｔのパルス列である。各パルス列は位相が正転したパルスと位相が反転したパルスの組み合わせでビットの情報を表している。伝送情報が存在しないときは、拡散符号中のパルスも存在しない。また、（ｂ）に示すように、第二のパルス発生器１４の出力信号は一定周期のパルス列からなるパルス検出用信号である。また、（ｃ）に示すように、第一のパルス発生器１３の出力位相と第二のパルス発生器１４の出力位相との時間間隔τは任意に予め定めておく。
【００３２】
受信回路において、同期捕捉の初期段階では、受信回路内のスイッチ２６は図２内で点線で示すように接点２６１に接続されている。したがって、掛け算器２８は、受信側の第二のパルス発生器２４の出力と受信信号とを掛け算する。この結果、図３のステップ３１に示すように、受信回路においてパルス検出用信号による同期捕捉が最初に行われる。パルス検出用信号は図４の（ｂ）に示すように、ＰＮ符号の有無に無関係な一定周期のパルス列であるので、その周期Ｔの間で同期捕捉ができる。この段階では拡散符号の位相を考慮する必要がない。
【００３３】
図５の（ａ）は受信信号を示し、（ｂ）は受信側の第一のパルス発生器２４の出力を示す。受信信号（ａ）に含まれる送信回路内の第二のパルス発生器１４の出力に受信回路内の第二のパルス発生器２４の出力を同期させるために、制御回路２５により第二のパルス発生器２４の出力（ｂ）の位相をずらしていく。パルス検出用信号の一周期Ｔ内で積分回路２９の出力がピークになった時が同期捕捉された時である。
【００３４】
同期捕捉が成功した後は図３のステップ３２に示すように、受信信号を拡散符号により変調された信号に同期させる。これは、受信回路のスイッチ２６を図示の実線の方向に切替えて接点２６２に接続することにより行われる。スイッチの接点の切替えは制御回路２５により行われる。即ち、制御回路２５は、ベースバンド信号処理回路３０の出力が同期捕捉完了を示すと、スイッチ２６を接点２６２側に切り替える。そして、情報伝送用ＰＮ発生器２２から出力されるＰＮ符号により変調された、受信側の第一のパルス発生器２３から出力されるパルス列を受信信号に同期させる。
【００３５】
図６の（ａ）は受信信号を示し、（ｂ）は受信側の第一のパルス発生器２３の出力を示す。図示のように、第二のパルス発生器２４から出力されるパルス検出用信号は第一のパルス発生器２３から出力されるパルスより所定時間τだけ遅れているので、制御回路２５の制御により、既に同期捕捉が完了している第二のパルス発生器２４の出力の位相からτだけ進ませた信号を第一のパルス発生器２３から出力させることにより、拡散符号もパルス検出用信号の周期Ｔ内で直ちに同期捕捉される。
【００３６】
次いで、ステップ３３にて同期が確立したかを常時判定し、同期がはずれたら、ステップ３１および３２を繰り返す。これにより、同期捕捉に失敗しても、パルス検出用信号の周期Ｔの間隔で受信側のパルス検出用信号をスライディングさせるだけで、直ちに同期捕捉を復旧させることができる。こうして、パルスのない部分における無駄な積分時間を省くことができ、高速な同期捕捉が実現できる。
【００３７】
図７は本発明の実施例による同期捕捉時間を従来例と比較するグラフである。図示のように、最大積分時間は、拡散符号長が２０の場合で、従来例では０．００００４秒であったのに対し、本発明の実施例によれば０．００００１秒の１／４以下であり、本発明の実施例により同期捕捉時間が大幅に短縮されたことが分かる。即ち、従来の最大積分時間は最大積分時間＝パルス間隔×拡散符号長×停留時間×スライディング間隔であったのに対し、本発明の実施例によれば最大積分時間は
最大積分時間＝パルス間隔×スライディング間隔＋拡散符号長×停留時間
となり、最大積分時間は拡散符号長が長くなる程、本発明の実施例の方が短くなる。
【００３８】
本発明の実施例を更に詳細に説明する。
【００３９】
従来の相関器による同期捕捉方法において平均同期捕捉時間は次のように与えられる。
【００４０】
【数２】
2005143012.tif 000004
【００４１】
ここで、Ｐｆａは誤警報確率、Ｐｄは検出確率、Ｔｉは停留時間、Ｔｆａはペナルティータイム、Ｃはサーチセルの数である。
【００４２】
本発明の実施例によれば式（２）におけるサーチセルの数“Ｃ”を減らすことによって平均同期補足時間を節約する事ができる。本発明の実施例による方式と従来の方式を比較する為に、簡単にここではノイズのない理想的チャネルを仮定する。理想的なチャネル（即ち、Ｐｄ＝１、Ｐｆａ＝０）の平均同期捕捉時間は次のように与えられる。
【００４３】
【数３】
2005143012.tif 000005
【００４４】
従来方法のサーチセルの数Ｃは次のように与えられる。
【００４５】
【数４】
2005143012.tif 000006
【００４６】
本発明の実施例によるサーチセルの数Ｃは次のように与えられる。
【００４７】
【数５】
2005143012.tif 000007
【００４８】
ここでＴｆはフレーズタイム、Δｔはサーチセルのサイズ、Ｓは拡散符号の長さである。それぞれの値の関係は次のように与えられる。
【００４９】
【数６】
2005143012.tif 000008
【００５０】
式（４）、（５）および（６）から明らかなように、ＣＣ＞ＣＰであり、本発明の実施例による方式は従来方式よりＳ倍早く同期捕捉をする事が可能である。
【００５１】
次に以下のシミュレーションモデルについて、本発明の実施例による場合と従来方式の場合の「平均補足時間対符号のシーケンス長さ」、「捕捉成功確率対Ｅｂ／Ｎｏ」，および「捕捉成功確率対捕捉制限時間」を図８から図１０に示すグラフに基づいて記載する。
【００５２】
シミュレーションモデルは次の表の通りである。
【００５３】
【表１】
2005143012.tif 000009
【００５４】
図８は平均捕捉時間対符号のシーケンス長さを示すグラフである。滞留時間は１ビットの長さであるＳＴｆであると仮定している。
【００５５】
図から分かるように、同期捕捉スピードは、本発明の実施例による方式の方が、従来方式よりおよそＳ倍早い。つまり、本発明の実施例による方式では、1ビットを表す符号の系列の長さが長くなるほど効果が大きい。
【００５６】
図９は捕捉成功確率対Ｅｂ／Ｎｏを示すグラフである。同期捕捉の成功確率とは制限期間Ｔｌ内に同期捕捉を達成できる確率である。試行回数を１００，０００回、同期捕捉制限時間Ｔｌは４．９μｓ、1ビットを表す符合の系列の長さは７、停留時間ＳＴｆは７．０ｎｓとした。
【００５７】
図から分かるように、捕捉成功確率はＥｂ／Ｎｏが０ｄＢより小さい場合に本発明の実施例による方式の方が従来例より高い確率を示す。Ｅｂ／Ｎｏが−４ｄＢよりよい環境では本発明の実施例による方式は１００％に近い成功確率を示している。
【００５８】
図１０は捕捉成功確率対捕捉制限時間を示すグラフである。この場合のＥｂ／Ｎｏは１０ｄＢである。図から分かるように、同期捕捉の制限時間が１．２×１０−６より小さい時には、本発明の実施例による方式の方が従来方式よりも成功確率がよい。本発明の実施例による方式では、同期捕捉の制限時間の増大に従って素早く高い成功確立を達成している。これに対し、従来方式では、制限時間の増大に伴う成功確率の改善がはるかに遅い。このように、本発明の実施例による方式では平均同期捕捉時間が従来方式と比べてはるかに短いので、ある期間において本発明の実施例による方式は従来方式よりも多くの同期捕捉のチャンスを得ることができる。したがって、同じ期間において本発明の実施例による方式の同期捕捉成功確率は従来方式よりもよいということが分かる。
【００５９】
本発明は以上に記載した実施例に限定されるものではなく、例えば、無線システムとしてはＤＳ−ＵＷＢを用いたが、これに替えてＴＨ−ＵＷＢやＴＭ(TimeModulation)−ＵＷＢであってもよい。また、ＦＣＣで規定されたＵＷＢ以外のＵＷＢにも適用可能である。さらに、変調フォーマットとしてＢＰＳＫを用いたが、これに替えてＢＰＡＫであってもよい。さらに、本発明はパケット通信に限定されるものではなく、同期用の信号を送受信するすべてのパルスベース通信に適用され得る。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、本発明によれば、インパルスベースのＵＷＢにおける新しい同期捕捉方法が提案された。本発明による方式は平均同期捕捉時間が従来方式に比べてＳ倍（Ｓは1ビットを表す拡散符号長）早くする事ができる。また、同じ制限時間内では本発明による方式の同期捕捉成功確率は従来方式に比べてよい。さらに、本発明による方式によれば、ハードウェアを複雑にすることなく、すばやい同期捕捉と成功率の高い同期捕捉を成し遂げる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例によるＵＷＢ用送信回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるＵＷＢ用受信回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示した本発明の一実施例によるＵＷＢ通信システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】図１に示した送信回路からの出力信号を示す図である。
【図５】本発明の実施例による第一段階の位相同期を説明する図である。
【図６】本発明の実施例による第二段階の位相同期を説明する図である。
【図７】本発明の実施例による同期捕捉時間を従来例と比較するグラフである。
【図８】本発明の実施例による平均捕捉時間対符号のシーケンス長さを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例による捕捉成功確率対Ｅｂ／Ｎｏを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例による捕捉成功確率対捕捉制限時間を示すグラフである。
【図１１】ＤＳ(Discrete Sequence)で変調された送信信号の波形の一例を示す図である。
【図１２】ＤＳ-ＵＷＢの変調方式を説明する図である。
【図１３】ＴＨ-ＵＷＢの変調方式を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１…クロック発生器
１２…情報伝送用ＰＮ発生器
１３…第一のパルス発生器
１４…第二のパルス発生器
１５…制御回路
１６…加算器
１７…アンテナ
２１…クロック発生器
２２…情報伝送法ＰＮ発生器
２３…受信側の第一のパルス発生器
２４…受信側の第二のパルス発生器
２５…制御回路
２６…スイッチ
２７…アンテナ
２８…掛け算器
２９…積分回路
３０…ベースバンド信号処理回路
【図１】
2005143012.tif 000010
【図２】
2005143012.tif 000011
【図３】
2005143012.tif 000012
【図４】
2005143012.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005143012.tif 000016
【図８】
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【図９】
2005143012.tif 000018
【図１０】
2005143012.tif 000019
【図１１】
2005143012.tif 000020
【図１２】
2005143012.tif 000021
【図１３】
2005143012.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月18日(2004.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図２は本発明の一実施例によるＵＷＢ用受信回路の構成を示すブロック図である。同図において、２１は送信回路内のクロック発生器１が発生するクロック信号と同一周期のクロック信号を発生するクロック発生器、２２は受信した信号からベースバンド信号を再生するための拡散符号を発生する情報伝送用ＰＮ発生器、２３は情報伝送用ＰＮ発生器２２の出力に基づいてＵＷＢ信号のパルスを生成する受信側の第一のパルス発生器、２４は送信回路内の第二のパルス発生器１４が発生するパルス信号と同一周期のパルス信号を発生する受信側の第二のパルス発生器、２５は第二のパルス発生器２４および情報伝送用ＰＮ発生器２２を制御する制御回路、２６はスイッチ、２７は受信アンテナ、２８は第一のパルス発生器２３又は第二のパルス発生器２４の出力と受信アンテナ２７により受信された信号とを掛け算する掛け算器、２９は掛け算器２８の出力をＰＮ符号の連続する所定数毎に積分して情報を再生する積分回路、３０は積分回路２９の出力からベースバンド信号を復調データとして出力するベースバンド信号処理回路である。積分回路２９とベースバンド信号処理回路３０とで復調手段を構成している。制御回路２５は、第二のパルス発生器２４から出力されるパルスの位相を、第一のパルス発生器２３から出力されるＰＮ符号により変調されたパルス信号の位相から、予め定めた一定時間τだけ遅れて出力されるように、第一および第二のパルス発生器２３および２４を制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図５の（ａ）は受信信号を示し、（ｂ）は受信側の第二のパルス発生器２４の出力を示す。受信信号（ａ）に含まれる送信回路内の第二のパルス発生器１４の出力に受信回路内の第二のパルス発生器２４の出力を同期させるために、制御回路２５により第二のパルス発生器２４の出力（ｂ）の位相をずらしていく。パルス検出用信号の一周期Ｔ内で積分回路２９の出力がピークになった時が同期捕捉された時である。