(57)【要約】【課題】受信同期での閾値の再設定を不要とし、信号強度に変化がある場合でも同期の調整方向および量を判定し、同期位置への引込み時間を短縮すること。【解決手段】パルス無線受信装置１００は、検波信号１０５を生成する検波部１０４と、基準波形信号１１１を発生する同期用波形発生部１６０と、基準波形信号１１１を一定量ずつ遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部１６１と、検波信号１０５と、基準波形信号１１１および複数の遅延波形信号との相関値を示す相関値信号を並列に生成する相関算出部１６２と、相関値信号の示す相関値の組合せに応じた大小関係から、位相ずれの方向および量を示す差分検出信号１４１を生成する判定部１６３と、差分検出信号１４１に基づいて、基準波形信号１１１の位相を制御する制御信号１４３を生成し、同期用波形発生部１６０へ出力する同期制御部１４２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準波形信号を生成する基準波形生成部と、
異なる遅延量で前記基準波形信号を遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、
受信信号と、前記基準波形信号及び前記遅延波形信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成する相関算出部と、
前記複数の相関値信号を、所定の組み合わせで比較し、比較結果に応じて、前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成する判定部と、
前記差分検出信号に基づいて、前記基準波形生成部により生成される前記基準波形信号の位相を制御する同期制御部と、
を具備するパルス無線受信装置。
【請求項２】
基準波形信号を生成する基準波形生成部と、
異なる遅延量で受信信号を遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、
前記基準波形信号と、前記遅延部により遅延された前記複数の受信信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成する相関算出部と、
前記複数の相関値信号を、所定の組み合わせで比較し、比較結果に応じて、前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成する判定部と、
前記差分検出信号に基づいて、前記基準波形生成部により生成される前記基準波形信号の位相を制御する同期制御部と、
を具備するパルス無線受信装置。
【請求項３】
前記遅延部は、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号のシンボル長以下に設定する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項４】
前記遅延部は、前記遅延波形信号の遅延間隔を前記受信信号のシンボル長の１／２以下に設定する
請求項３に記載のパルス無線受信装置。
【請求項５】
前記遅延部は、前記遅延波形信号を少なくとも３つ発生し、かつ、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号のシンボル長の１／２以下に設定する
請求項４に記載のパルス無線受信装置。
【請求項６】
前記遅延部は、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号の搬送波周波数周期以下に設定する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項７】
前記遅延部は、前記遅延波形信号の遅延間隔を前記受信信号の搬送波周波数周期の１／２以下に設定する
請求項６に記載のパルス無線受信装置。
【請求項８】
前記遅延部は、前記遅延波形信号を少なくとも３つ発生し、かつ、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号の搬送波周波数周期の１／２以下に設定する
請求項７に記載のパルス無線受信装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記所定の相関値の組み合わせとして、互いに隣り合わない時間での前記相関値信号から成る組み合わせを、少なくとも１つ含む
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１０】
前記判定部は、前記所定の相関値の組み合わせを適宜変更する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１１】
前記基準波形信号をタイミング信号として、前記受信信号から信号データを復調する復調部を、さらに備える
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１２】
前記復調部は、前記受信信号と前記基準波形信号との相関値を示す前記相関値信号を復調する
請求項１１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１３】
前記受信信号を包絡線検波する検波器を、さらに備え、
前記相関値算出部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号と、前記基準波形信号及び前記遅延波形信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成し、
前記判定部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成し、
前記復調部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号を復調する
請求項１１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１４】
前記判定部は、
前記相関値の組合せとして、
第１の組合せは、前記基準波形信号を用いて算出された第１の相関値、および、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの前記遅延波形信号を用いて算出された第３の相関値とし、
第２の組合せは、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号を用いて算出された第２の相関値、および、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号を用いて算出された第４の相関値とし、
前記第１の組合せである、前記第３の相関値から前記第１の相関値を減じた第１の評価値と、
前記第２の組合せである、前記第４の相関値から前記第２の相関値を減じた第２の評価値との大小関係に基づいて、
前記差分検出信号を生成する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１５】
前記第３の相関値、および、前記第４の相関値は、ともに、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の１／２である前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である
請求項１４に記載のインパルス無線受信装置。
【請求項１６】
前記第３の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以上でかつ最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、
前記第４の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以下でかつ最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である
請求項１４に記載のインパルス無線受信装置。
【請求項１７】
前記判定部は、
前記相関値の組合せとして、
前記第３の組合せは、前記基準波形信号を用いて算出された前記第１の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号と、を用いて算出された前記第３の相関値とし、
前記第４の組合せは、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号を用いて算出された前記第２の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号と、を用いて算出された前記第４の相関値とし、
第５の組合せは、前記第１の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外で、かつ前記第３の相関値、あるいは前記第４の相関値の算出に用いた前記遅延波形信号とは異なる一つの遅延波形信号と、を用いて算出された第５の相関値とし、
第６の組合せは、前記第２の相関値および、前記第５の相関値とし、
前記第６の組合せである前記第５の相関値から前記第２の相関値を減じた値から、前記第３の組合せである前記第３の相関値から前記第１の相関値を減じた値を減じて、第３の評価値を算出し、
前記第５の組合せである前記第５の相関値から前記第１の相関値を減じた値から、前記第４の組合せである前記第４の相関値から前記第２の相関値を減じた値を減じて、第４の評価値を算出し、
さらに、前記第３の評価値と前記第４の評価値との大小関係に基づいて、前記差分検出信号を生成する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項１８】
前記第３の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以上で、かつ、最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、
前記第４の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以下で、かつ、最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、
前記第５の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の１／２の前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である
請求項１７記載のパルス無線受信装置。
【請求項１９】
前記判定部は、
前記複数の相関値信号を、それぞれ前記相関値信号ごとに平準化し、平準化後の前記相関値信号を所定の組合せで加算合成して、前記差分検出信号を生成する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項２０】
前記判定部は、
前記相関値信号の各クロック期間における最大値をサンプルホールドし、さらにクロックタイミングによりディスチャージ処理して、前記複数の相関値信号を、それぞれ前記相関値信号ごとに平準化する
請求項１９に記載のパルス無線受信装置。
【請求項２１】
前記判定部は、
前記相関値信号を所定の組合せで合成して複数の合成信号を生成し、前記合成信号を、それぞれ前記合成信号ごとに平準化し、平準化後の前記合成信号を加算合成して、差分検出信号を生成する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【請求項２２】
前記判定部は、
前記相関算出部により生成される前記相関値信号を合成して前記合成信号を生成し、
前記判定部により生成された前記合成信号を加算、または、混合して復調対象信号を生成し、
遅延部は、
前記基準波形信号と前記復調対象信号との遅延量と同一の遅延量だけ、前記基準波形信号を遅延させたタイミング信号を生成し、
前記復調対象信号と前記タイミング信号とから信号データを復調する復調部を、さらに具備する
請求項２１記載のインパルス無線受信装置。
【請求項２３】
前記判定部は、
前記相関値信号が示す前記相関値の組合せに応じた大小関係から、前記受信信号を捕らえているか否かを示すパルス相関検出信号をさらに生成し、
前記同期制御部は、
前記パルス相関検出信号及び前記差分検出信号に応じて、前記基準波形信号の位相を制御する
請求項１に記載のパルス無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状の変調信号を受信するパルス無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）に代表されるインパルス通信方式を用いる高速無線通信技術は、送受信回路素子に直線性を必ずしも必要としないため、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）化に適しており、小型化を実現できる。また、高精度のローカル信号源等のＲＦ回路が不要であるため、低消費電力である。さらに、広帯域の利用により高速な通信が可能であるなどの利点を有している。
【０００３】
パルス無線受信装置での受信パルス信号を同期する従来方法として、基準時間と前後する遅延処理を施した各信号との相関により、同期をトラッキングする方法が知られている（例えば特許文献１参照）。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。
【０００４】
図２７は、特許文献１に記載されている従来のパルス無線受信装置の構成を示すブロック図である。図２７において、従来のパルス無線受信装置１０は、受信信号２１をＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：振幅偏移変調方式）検波器１１で検波する。次に、増幅器１２が、信号の直流成分と交流成分の両方を増幅して、Ａ／Ｄ変換器１３にてアナログ信号からディジタル信号へ変換し、ディジタル信号２２を生成する。ＤＳＰ１４は、このディジタル信号２２の所定期間における極大値と極小値、およびそれらの移動平均を求め、次のように、同期タイミングをトラッキングする。
【０００５】
まず、極値検出部１５は、入力されたディジタル信号２２について、複数の所定の期間における極小値と極大値を検出し、移動平均部１６へ出力する。続いて、移動平均部１６は、複数の所定の期間における複数の極小値と極大値を、それぞれ平均して求め、平均部１７へ出力する。さらに、平均部１７は、移動平均部１６から入力された極小値と極大値、および、それぞれの移動平均値をさらに平均して求め、２値化演算部１８へ出力する。そして、２値化演算部１８は、平均部１７から入力された値を閾値として、Ａ／Ｄ変換器１３から入力されたディジタル信号２２を、２値化する。この２値化したデータを、ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）データ系列２３として信号処理回路１９に出力する。
【特許文献１】特開２０００−７８２１１号公報（１７頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のパルス無線受信装置では、パルス状の変調信号を受信同期する際に、事前にトレーニングシンボルを用いて閾値を設定する期間を必要とし、同期引込みに時間を要するという課題がある。さらに、受信信号とノイズの比（Ｓ／Ｎ比：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）に変動がある場合には、受信信号の強度に対応した閾値の制御、あるいは自動利得制御装置（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などの振幅制御を必要とするという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するもので、受信信号を同期する際に、ベースバンド信号の閾値を設けること無く受信同期を可能にし、さらに受信同期後にＳ／Ｎ比に変動がある場合であっても、適応制御機構による閾値の再設定を不要とし、結果として同期引込みに要する時間を短縮するパルス無線受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、基準波形信号を生成する基準波形生成部と、異なる遅延量で前記基準波形信号を遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、受信信号と、前記基準波形信号及び前記遅延波形信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成する相関算出部と、前記複数の相関値信号を、所定の組み合わせで比較し、比較結果に応じて、前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成する判定部と、前記差分検出信号に基づいて、前記基準波形生成部により生成される前記基準波形信号の位相を制御する同期制御部と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、受信信号と基準波形信号との位相が異なる複数の相関値を生成し、これら相関値の組み合わせにおける大小を比較することで、同期の位相の調整方向及び調整量を判定することができるので、受信信号のＳ／Ｎ比が変動する場合であっても、受信信号の受信レベルの変動に基づいて閾値を調整して設定する必要がなく、最適な閾値を設定するために必要なトレーニング期間を不要とし、同期獲得に要する時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、基準波形信号を生成する基準波形生成部と、異なる遅延量で受信信号を遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、前記基準波形信号と、前記遅延部により遅延された前記複数の受信信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成する相関算出部と、前記複数の相関値信号を、所定の組み合わせで比較し、比較結果に応じて、前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成する判定部と、前記差分検出信号に基づいて、前記基準波形生成部により生成される前記基準波形信号の位相を制御する同期制御部と、を具備する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、受信信号と基準波形信号との位相が異なる複数の相関値を生成し、これら相関値の組み合わせにおける大小を比較することで、同期の位相の調整方向及び調整量を判定することができるので、受信信号のＳ／Ｎ比が変動する場合であっても、受信信号の受信レベルの変動に基づいて閾値を調整して設定する必要がなく、最適な閾値を設定するために必要なトレーニング期間を不要とし、同期獲得に要する時間を短縮することができる。また、分岐入力側にクロック信号を用いて相関値信号を生成することができるようになるので、受信信号にノイズが多く含まれるような場合であっても、より正確に位相の調整方向及び調整量を判定することができる。
【００１２】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号のシンボル長以下に設定する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、受信信号をエンベロープ検波して得られたエンベロープ信号の同期引き込みが完了した場合に、エンベロープ信号のピークを捕らえたシンボル長の範囲内に、複数の相関値信号を得ることができるので、同期追従時の位相の調整方向及び調整量を判定することができる。
【００１４】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号の遅延間隔を前記受信信号のシンボル長の１／２以下に設定する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、受信信号をエンベロープ検波して得られたエンベロープ信号の同期引き込みが完了した場合に、エンベロープ信号のピークを捕らえたシンボル長の１／２の範囲内に、少なくとも３つの相関値信号を得ることができるので、受信信号をエンベロープ検波した場合に、同期追従時の位相の調整方向及び調整量をより正確に判定することができる。
【００１６】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号を少なくとも３つ発生し、かつ、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号のシンボル長の１／２以下に設定する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、受信信号をエンベロープ検波して得られたエンベロープ信号の同期引き込みが完了した場合に、エンベロープ信号のピークを捕らえたシンボル長の１／２の範囲内に、少なくとも４つの相関値信号を得ることができるので、受信信号をエンベロープ検波した場合に、同期追従時の位相の調整方向及び調整量をより正確に判定することができる。
【００１８】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号の搬送波周波数周期以下に設定する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、受信信号の同期引き込みが完了した場合に、コヒーレント信号のピークを捕らえた搬送波周波数周期の範囲内に、複数の相関値信号を得ることができるので、同期追従時の位相の調整方向及び調整量を判定することができる。
【００２０】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号の遅延間隔を前記受信信号の搬送波周波数周期の１／２以下に設定する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、受信信号の同期引き込みが完了した場合に、コヒーレント信号のピークを捕らえた搬送波周波数周期の１／２の範囲内に、少なくとも３つの相関値信号を得ることができるので、同期追従時の位相の調整方向及び調整量をより正確に判定することができる。
【００２２】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記遅延部は、前記遅延波形信号を少なくとも３つ発生し、かつ、前記遅延波形信号の最大遅延量を、前記受信信号の搬送波周波数周期の１／２以下に設定する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、受信信号の同期引き込みが完了した場合に、コヒーレント信号のピークを捕らえた搬送波周波数周期の１／２の範囲内に、少なくとも４つの相関値信号を得ることができるので、同期追従時の位相の調整方向及び調整量をより正確に判定することができる。
【００２４】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記所定の相関値の組み合わせとして、互いに隣り合わない時間での前記相関値信号から成る組み合わせを、少なくとも１つ含む構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、位相の調整方向及び調整量の判定において、時間的に離れている相関値信号同士の組み合わせが少なくとも１つは用いられるようになるので、位相の調整方向を誤って判定するのを低減することができる。
【００２６】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記所定の相関値の組み合わせを適宜変更する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、例えば、シンボル長又は搬送波周波数周期が変動する場合に、シンボル長又は搬送波周波数周期に応じて、最適な組み合わせを用いることができるので、位相の調整方向及び調整量を正確に判定することができる。
【００２８】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記基準波形信号をタイミング信号として、前記受信信号から信号データを復調する復調部を、さらに備える構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、受信信号を復調するために必要なタイミング信号を、同期追従を行うために用いた基準波形信号から生成すればよいので、新たにタイミング信号を生成する必要がなく、タイミング信号生成に要する処理を簡略化することができると共に、受信信号に同期したタイミング信号を用いて復調を行うことができるので、復調精度を向上することができる。
【００３０】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記復調部は、前記受信信号と前記基準波形信号との相関値を示す前記相関値信号を復調する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、同期追従した状態で復調処理が行われるので、復調精度を向上することができる。
【００３２】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記受信信号を包絡線検波する検波器を、さらに備え、前記相関値算出部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号と、前記基準波形信号及び前記遅延波形信号との相関値を示す複数の相関値信号を生成し、前記判定部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号と前記基準波形信号との位相ずれの方向及び量を示す差分検出信号を生成し、前記復調部は、前記検波器により包絡線検波された前記受信信号を復調する構成を採る。
【００３３】
この構成によれば、受信信号を包絡線検波した包絡線信号を復調に用いるので、受信信号がオンオフキーイング変調信号の場合に、搬送波位相を利用して復調する場合に比べ、判定処理及び復調処理に要する演算処理を削減し、同期獲得までの時間を短縮できる。
【００３４】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関値の組合せとして、第１の組合せは、前記基準波形信号を用いて算出された第１の相関値、および、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの前記遅延波形信号を用いて算出された第３の相関値とし、第２の組合せは、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号を用いて算出された第２の相関値、および、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号を用いて算出された第４の相関値とし、前記第１の組合せである、前記第３の相関値から前記第１の相関値を減じた第１の評価値と、前記第２の組合せである、前記第４の相関値から前記第２の相関値を減じた第２の評価値との大小関係に基づいて、前記差分検出信号を生成する構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、４つの相関値信号を用い、かつ、４つの相関値信号のうち、時間方向に最も離れている相関値信号同士を異なる組み合わせとし、時間方向に最も離れている相関値信号同士が同じ組み合わせとなるのを避けると共に、時間方向に最も離れている相関値信号以外の相関値信号同士が同じ組み合わせとなるのを避けることができるので、各組み合わせにおける大小関係から、位相の調整方向を正しく判定することができる。
【００３６】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記第３の相関値、および、前記第４の相関値は、ともに、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の１／２である前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である構成を採る。
【００３７】
この構成によれば、３つの相関値信号を用いて位相の調整方向及び調整方法を判定することができるので、構成を簡素化でき、消費電力を削減できる。
【００３８】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記第３の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以上でかつ最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、前記第４の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以下でかつ最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である構成を採る。
【００３９】
この構成によれば、各相関値信号は、時間方向で互いにクロスされるように組み合わせられるので、相関値信号数が偶数の場合であっても、確実に位相の調整方向を判定することができる。
【００４０】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関値の組合せとして、前記第３の組合せは、前記基準波形信号を用いて算出された前記第１の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号と、を用いて算出された前記第３の相関値とし、前記第４の組合せは、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号を用いて算出された前記第２の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号と、を用いて算出された前記第４の相関値とし、第５の組合せは、前記第１の相関値と、前記複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外で、かつ前記第３の相関値、あるいは前記第４の相関値の算出に用いた前記遅延波形信号とは異なる一つの遅延波形信号と、を用いて算出された第５の相関値とし、第６の組合せは、前記第２の相関値および、前記第５の相関値とし、前記第６の組合せである前記第５の相関値から前記第２の相関値を減じた値から、前記第３の組合せである前記第３の相関値から前記第１の相関値を減じた値を減じて、第３の評価値を算出し、前記第５の組合せである前記第５の相関値から前記第１の相関値を減じた値から、前記第４の組合せである前記第４の相関値から前記第２の相関値を減じた値を減じて、第４の評価値を算出し、さらに、前記第３の評価値と前記第４の評価値との大小関係に基づいて、前記差分検出信号を生成する構成を採る。
【００４１】
この構成によれば、５つの相関値信号を用い、かつ、５つの相関値信号のうち、時間方向に最も離れている相関値信号同士を異なる組み合わせとし、時間方向に最も離れている相関値信号同士が同じ組み合わせとなるのを避けると共に、時間方向に最も離れている相関値信号以外の相関値信号同士が同じ組み合わせとなるのを避けることができるので、各組み合わせにおける大小関係から、位相の調整方向を正しく判定することができる。
【００４２】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記第３の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以上で、かつ、最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、前記第４の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の遅延量の、１／２以下で、かつ、最も１／２に近い、前記遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、前記第５の相関値は、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号の１／２の前記遅延波形信号を用いて算出された相関値である構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、各相関値信号は、時間方向で互いにクロスされるように組み合わせられるとともに、同期獲得時の最大相関値に最も近い相関値信号を用いて差分検出信号が生成されるので、相関値信号が奇数の場合に、確実に位相の調整方向を判定することができる。
【００４４】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記複数の相関値信号を、それぞれ前記相関値信号ごとに平準化し、平準化後の前記相関値信号を所定の組合せで加算合成して、前記差分検出信号を生成する構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、判定処理を行う回路の動作周波数を低くできるので、簡易な構成で位相の調整方向及び調整量を判定することができる。
【００４６】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関値信号の各クロック期間における最大値をサンプルホールドし、さらにクロックタイミングによりディスチャージ処理して、前記複数の相関値信号を、それぞれ前記相関値信号ごとに平準化する構成を採る。
【００４７】
この構成によれば、単位時間区間内における最大値を正確に出力できるようになり、位相の調整量をより正確に判定することができる。
【００４８】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関値信号を所定の組合せで合成して複数の合成信号を生成し、前記合成信号を、それぞれ前記合成信号ごとに平準化し、平準化後の前記合成信号を加算合成して、差分検出信号を生成する構成を採る。
【００４９】
この構成によれば、積分回路数を少なく構成できるようになり、より簡素な構成で実現することができる。
【００５０】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関算出部により生成される前記相関値信号を合成して前記合成信号を生成し、前記判定部により生成された前記合成信号を加算、または、混合して復調対象信号を生成し、遅延部は、前記基準波形信号と前記復調対象信号との遅延量と同一の遅延量だけ、前記基準波形信号を遅延させたタイミング信号を生成し、前記復調対象信号と前記タイミング信号とから信号データを復調する復調部を、さらに具備する構成を採る。
【００５１】
この構成によれば、復調対象とする信号として基準波形信号と無相関で不要な信号を除去した信号を生成できるようになり、より誤りの少ない復調処理をすることができる。
【００５２】
本発明のパルス無線受信装置の一つの態様は、前記判定部は、前記相関値信号が示す前記相関値の組合せに応じた大小関係から、前記受信信号を捕らえているか否かを示すパルス相関検出信号をさらに生成し、前記同期制御部は、前記パルス相関検出信号及び前記差分検出信号に応じて、前記基準波形信号の位相を制御する構成を採る。
【００５３】
この構成によれば、差分検出信号の有効性を同時に判定できるようになり、同期状態に応じて、基準波形信号の位相を適切に制御することができ、位相の調整方向をより正しく判定することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明のパルス無線受信装置によれば、トレーニングシンボルによる閾値設定期間を不要とし、さらに、受信同期後にＳ／Ｎ比の変動がある場合であっても、閾値を再設定する機構を不要とし、結果として、正確な同期獲得に要する時間を短縮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
（実施の形態１）
本実施の形態にかかるパルス無線受信装置は、受信信号と、位相の相異なる複数の基準信号との相関値を相対比較して、同期のための位相の調整方向と量を正しく判定し、結果として、同期引込みに要する時間を短縮する。
【００５７】
（全体構成）
図１は本発明の実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図である。図１において、パルス無線受信装置１００は、検波部１０４と、同期用波形発生部１６０と、遅延部１６１と、相関算出部１６２と、判定部１６３と、同期制御部１４２とで構成され、受信アンテナ１０２に接続されている。さらに、上記パルス無線受信装置１００は、検波信号１０５と基準波形信号１１１とから信号データ１５３を復調する復調部１５２を備えている。
【００５８】
なお、本実施の形態では、パルス無線受信装置１００が、オンオフキーイング（Ｏｎ  Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）変調方式によりパルス変調された無線信号１０１を受信し、同期パルスを生成して信号データ１５３に復調する実施例について説明する。
【００５９】
（検波部）
検波部１０４は、受信信号１０３を全波整流により包絡線検波して、検波信号１０５を出力する。図２（ａ）は、本実施の形態にかかる検波部の構成を示す図である。図２（ａ）において、検波部１０４は、全波整流回路２０１により実現している。受信信号１０３は、一般的に正負の振幅を持つインパルス波形であり、第１〜第４のミキサの前段に正負値による相殺を防ぎ、基準波形信号１１１との相関を効果的に検出するために、検波部１０４を設けている。
【００６０】
図３は、本実施の形態にかかる検波部の動作を説明する図である。図３において、受信信号１０３は、正および負値を持つインパルス波形をしている。この受信信号１０３を検波部１０４により包絡線検波し、負値を持たない波形の検波信号１０５に整形する。また、本実施の形態では、全波整流回路２０１により構成したが、別の回路構成とすることもできる。図２（ｂ）は、本実施の形態にかかる検波部の別の構成を示す図である。図２（ｂ）において、検波部１０４ｂは、自乗回路２０２により検波信号１０５を生成している。なお、受信信号１０３が負値を持たないようなインパルス波形の場合には、検波部１０４は、受信信号１０３をそのまま検波信号１０５として出力する構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（同期用波形発生部）
同期用波形発生部１６０は、クロック信号発生部１０６と、可変信号遅延部１０８と、基準波形発生部１１０とを備え、クロック信号発生部１０６の発生するクロック信号１０７を可変信号遅延部１０８により所定の時間遅延し、基準波形発生部１１０にて波形を整形し、同期タイミング信号１０９のパルスタイミングで基準波形信号１１１を発生するよう構成されている。図４は、本実施の形態にかかる基準波形発生部の構成を示す図である。図４において、基準波形発生部１１０は、内部構成にローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０３を用いて構成されている。なお、本実施の形態では、基準波形信号１１１の波形は、検波信号１０５のオンオフキーイングのマーク（以下、マークとはオンオフキーイングにおけるオン状態を示す）における波形に相似する波形とする。また、可変信号遅延部１０８における遅延時間は、後述する同期制御部１４２の出力する制御信号１４３により調整できる。
【００６２】
（遅延部）
遅延部１６１は、第１の遅延素子１１２と、第２の遅延素子１１４と、第３の遅延素子１１６を備え、源波形信号として入力される信号および、入力される源波形信号を多段に遅延させた信号を同時に出力するよう構成されている。図１において、遅延部１６１は、基準波形信号１１１と、基準波形信号１１１を第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６により、時間τずつ順次遅延した遅延波形信号１１３、１１５、１１７を出力する。なお、本実施の形態では、第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６は、それぞれ入力信号を時間τずつ遅延する構成とするが、受信信号の波形により変更しても良い。また、本実施の形態では、遅延時間τは、検波信号１０５の半値パルス幅の１／２よりも小さい値として説明する。なお、この半値パルス幅は、図３において検波信号１０５が正の値を有する時間幅を示し、受信信号１０３のシンボル長に相当する。また、ＰＰＭ変調方式の場合のように、半値パルス幅がシンボル長に相当しない場合には、遅延時間τは、パルス幅に相当する半値パルス幅の１／２よりも小さい値とする。
【００６３】
（相関算出部）
相関算出部１６２は、第１のミキサ１１８と、第２のミキサ１２０と、第３のミキサ１２２と、第４のミキサ１２４とを備え、２組の入力される信号系列に含まれるそれぞれの信号を混合し出力する。図１において、相関算出部１６２は、検波信号１０５と、基準波形信号１１１および基準波形信号１１１を時間τずつ遅延した遅延波形信号１１３、１１５、１１７とを、第１〜第４のミキサ１１８、１２０、１２２、１２４により、それぞれ混合し、第１〜第４の相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５を出力する。
【００６４】
（判定部）
判定部１６３は、第１の積分部１２６と、第２の積分部１２８と、第３の積分部１３０と、第４の積分部１３２と、第１の信号加算部１３４と、第２の信号加算部１３６と、第３の信号加算部１４０とで構成される。
【００６５】
図１において、判定部１６３は、相関算出部１６２の出力する第１〜第４の相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５を、第１〜第４の積分部１２６、１２８、１３０、１３２により、それぞれ平準化した信号１２７、１２９、１３１、１３３を出力する。続けて、判定部１６３は、第１の信号加算部１３４により、信号１２９と信号１３３を反転した信号とを加算し、信号１３５を生成する。さらに、判定部１６３は、第２の信号加算部１３６により、信号１３１と信号１２７を反転した信号とを加算し、信号１３７を生成する。さらに、判定部１６３は、第３の信号加算部１４０により、信号１３７と信号１３５を反転した信号とを加算し、差分検出信号１４１を生成する。
【００６６】
また、図５（ａ）は、本実施の形態にかかる判定部における積分部の構成を示す図である。図５（ａ）において、積分部１２６は、ローパスフィルタ７０１を備え、入力される相関値信号１１９を平準化する。なお、本実施の形態では、積分部１２８、１３０、１３２も、同様の構成とする。
【００６７】
また、図５（ｂ）は、本実施の形態にかかる判定部における積分部の別の構成を示す図である。図５（ｂ）において、積分部１２６ｂは、ディスチャージ回路付きの積分器７０７を備えた構成で、クロックに同期して厳密に動作することができる。すなわち、この積分部１２６ｂは、基準波形信号１１１の示すクロック期間によって、入力される相関値信号１１９の最大値をサンプルホールド（７０９）し、単位時間区間における最大値（１２７）を正確に出力できる。そのため、同期時間の調整量をより正確に判定できる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、図１に示すように、判定部１６３に、論理積演算部１３８をさらに備え、信号１３５と信号１３７とを論理積演算し、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえているか否かを示すパルス相関検出信号１３９を、さらに生成する。このパルス相関検出信号１３９は、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえている場合は、高レベル（Ｈｉｇｈ）値の信号を出力し、捕らえていない場合は、低レベル（Ｌｏｗ）値の信号を出力する。
【００６９】
（同期制御部）
同期制御部１４２は、入力信号の出力を、別の入力信号に応じて制御するスイッチを備える。図６（ａ）は、本実施の形態にかかる同期制御部の構成を示す図である。図６（ａ）において、同期制御部１４２は、パルス相関検出信号１３９が高レベルの間に、スイッチ９１０がオン（ｏｎ）になり差分検出信号１４１を制御信号１４３として出力する。逆に、低レベルの間は、スイッチ９１０がオフ（ｏｆｆ）になり、制御信号１４３は出力されない。
【００７０】
ここで、前述した、同期用波形発生部１６０の可変信号遅延部１０８における、遅延量を調整する動作について説明する。可変信号遅延部１０８は、制御信号１４３を受けた場合、自身に設定された遅延時間を変更する。この設定された遅延時間の変更量は、制御信号１４３の絶対値に比例するよう設定する。変更方向は、制御信号１４３の示す位相の進み、または、遅れに合致するよう設定する。これにより、同期のずれが大きい場合はより大きく補正でき、遅延量の変化量を一定値にした場合よりも同期の収束時間が短くなる。
【００７１】
また、図６（ｂ）は、本実施の形態にかかる同期制御部の別の構成を示す図である。図６（ｂ）において、同期制御部１４２ｂは、スイッチ９０５とチャージポンプ回路９０４を備え、差分検出信号１４１の値が、正の場合は同期が遅れていると判定し、可変信号遅延部１０８に対して同期タイミング信号１０９の遅延量を少なくするように制御する制御信号１４３を出力する。負の場合は同期が進んでいると判定し、同期タイミング信号１０９の遅延量を多くするように制御する制御信号１４３を出力する。
【００７２】
このようにして、同期用波形発生部１６０の可変信号遅延部１０８を制御し、同期タイミングを補正する。ただし、制御信号１４３は、可変信号遅延部１０８の遅延量を調整するが、その増減量は一定とする内容を示す。そのため、同期制御部１４２ｂは、図６（ａ）に示した同期制御部１４２の構成と比べて、同期制御におけるオーバーシュートの発生を防止できる。なお、図６（ｂ）において、同期制御部１４２ｂは、図６（ａ）に示した同期制御部１４２と同様に、パルス相関検出信号１３９が高レベルの間に、スイッチ９０５がオンになり差分検出信号１４１を制御信号１４３として出力する。
【００７３】
復調部１５２は、検波信号１０５と、遅延素子１５０により遅延時間を調整した基準波形信号１１１とから、信号データ１５３を復調する。本実施の形態では、遅延素子１５０の遅延量を、遅延部１６１で最も遅延する遅延波形信号１１７の遅延量３τの１／２、すなわち、１．５τとしている。
【００７４】
（動作説明）
次に、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の動作について説明する。
【００７５】
図１において、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置１００は、まず、検波部１０４において、受信信号１０３を包絡線検波し、検波信号１０５を生成する。また、同期用波形発生部１６０において、受信信号１０３に相似する基準波形信号１１１を、入力される制御信号１４３に応じて位相を制御して発生する。なお、本実施の形態では、可変信号遅延部１０８の初期の遅延量は時間τとしている。そして、遅延部１６１により、この基準波形信号１１１を一定の遅延量τずつ遅延させ、複数の遅延波形信号１１３、１１５、１１７を発生する。
【００７６】
（相関処理）
ここで、相関算出部における相関値信号を生成する動作について補足説明する。図７は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の動作を説明する図である。図７において、パルス無線受信装置１００は、パルス無線送信装置１９０から送出される無線信号１０１を受信し、検波部１０４により検波信号１０５を生成する。この検波信号１０５は、基準波形信号１１１との位相差１９１（φ）が生じている。なお、本実施の形態では、検波信号１０５と基準波形信号１１１の波形は、それぞれ、（数１）、（数２）に示す正弦波形であるとする。
【００７７】
（数１）
Ｓ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）＋１＋Ｎ（ｔ）・・・・（１）
（数２）
Ｒ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｔ／Ｔ＋φ）＋１・・・・・・・（２）
ただし、Ｔは、検波信号１０５の半値パルス幅、Ｎ（ｔ）は、雑音成分である。
【００７８】
さらに、パルス無線受信装置１００は、第１のミキサ１１８により、相関値を示す相関値信号１１９、すなわち、Ｓ（ｔ）×Ｒ（ｔ）で示される波形信号を出力し、積分部１２６により平準化処理した信号１２７を得る。この相関値信号１１９の値を、１パルス波形の時間幅以上の一定区間にわたって積分して得られる値を相関値とする。そして、図７においては、信号１２７の値を検波信号１０５と基準波形信号１１１の相関値に相当する値とみなす。また、図１における、相関算出部１６２で生成する他の系統の信号、すなわち、検波信号１０５と遅延波形信号１１３、１１５、１１７との相関値信号１２１、１２３、１２５についても同様とする。
【００７９】
図８（ａ）−（ｃ）は、相関算出部の動作を説明する図である。検波信号５０２と、基準波形信号５０１を位相形式で表記された時間軸における波形例を示す。図８（ａ）において、検波信号５０２と基準波形信号５０１の位相差φが０で、ともに１８０度（ｄｅｇ）にピークを持つ。図８（ｂ）、（ｃ）に、位相差φが６０度、１８０度の場合の波形例を示す。図８（ｂ）、図８（ｃ）において、基準波形信号５０１は、検波信号５０２に対して、それぞれ、６０度、１８０度位相が遅れている。
【００８０】
図８（ｄ）は、検波信号５０２と基準波形信号５０１の位相差と相関値の関係を示す図である。なお、相関値５０３は、位相差φの絶対値を横軸とし、位相差φ＝０の場合に得られる信号値５０４を１として正規化した値を示している。相関値５０３は、２つの信号のうち、どちらが進んでいても相関値は同じ値をとり、位相差が大きくなるにつれ減少することを示している。
【００８１】
本実施の形態では、検波信号および基準波形信号は、前述したように正弦波形とし、第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６の遅延時間τを、τ＝Ｔ／４としている。この構成では、２Ｔが３６０度に相当する。このため、パルス無線受信装置１００で受信同期が確立している場合、信号１２９は、位相差φ＝０から−６０度、すなわち、−１．５τ、位相のずれた場合における相関結果（５０５）が得られる。また、なお、信号波形の包絡線形状が正弦波形、あるいは正弦波形と異なる場合であっても、遅延素子の遅延時間を不均等にするなど、波形の位相判定に有利なようにインパルスの位相間隔を調整する形態としても良い。
【００８２】
（位相ずれ判定処理）
続いて、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置１００は、相関算出部１６２により、検波信号１０５と、基準波形信号１１１および複数の遅延波形信号１１３、１１５、１１７との相関を示す相関値信号１１９、１２１、１２３、１２４を並列に生成する。判定部１６３により、これら相関値信号１１９、１２１、１２３、１２４の示す相関値の組合せに応じた大小関係から、受信信号１０３と基準波形信号１１１との位相ずれの方向および量を示す差分検出信号１４１を生成する。同時に信号１３５と信号１３７とを論理積演算し、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえているか否かを示すパルス相関検出信号１３９を、さらに生成する。
【００８３】
ここで、判定部１６３における位相のずれを判定する動作について補足説明する。図９（ａ）−（ｃ）は、本実施の形態にかかる判定部の動作を説明する図である。図９（ａ）−（ｃ）において、受信信号の位相を０とした基準波形信号および遅延波形信号の位相差を横軸とし、各相関値信号１１９、１２１、１２３、１２４の相関値をプロット（６０１、６０４、６０３、６０２）している。判定部１６３は、相関値信号１２３の相関値６０３に対する、相関値信号１１９の相関値６０１との第１の差１３７と、相関値信号１２１の相関値６０４に対する、相関値信号１２５の相関値６０２との第２の差１３５とを算出し、比較する。
【００８４】
ここで、図９（ａ）に示すように、受信同期が確立している場合、判定部１６３は、比較（２５０）の結果、２つの値は等しいと判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、受信信号に対し、基準波形信号および遅延波形信号の信号系列とに位相ずれが無く、判定部内の信号１３５と信号１３７の値を比較（２５０）しても、その差が０であることを示す信号を出力する。なお、本実施例では、位相ずれが無い場合は無信号とする形態として説明するが、レベル０の信号を出力する形態としてもよい。
【００８５】
また、図９（ｂ）に示すように、受信同期が進んでいる場合、判定部１６３は、同様に、比較（２５１）の結果、第１の差１３７が第２の差１３５よりも大きく、それらの差７１０だけ同期位置が進んでいると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１０を示す正の値を持つ信号を出力する。なお、ここでは、位相のずれ量は、差分検出信号１４１の値に比例するものとして説明している。
【００８６】
また、図９（ｃ）に示すように、逆に、受信同期が遅れている場合、判定部１６３は、同様に、比較（２５２）の結果、第１の差１３７が第２の差１３５よりも小さく、それらの差７１０だけ同期位置が遅れていると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１０を示す負の値を持つ信号を出力する。
【００８７】
なお、本実施の形態では、パルス相関検出信号１３９が同期制御部１４２に出力されることを前提に説明しているが、もちろん同期を保持するという目的のためであれば、無くてもかまわない。すなわちパルス相関検出信号１３９に相当する同期制御部１４２への入力信号は常に「正」でかまわない。ただし同期位置がパルス位置から外れてしまい、同期引込みができないような場合は、信号１３５および信号１３７の少なくとも一方の値が負になる。そのため、本実施の形態では、判定部１６３は、前述したように、論理積演算部１３８により、信号１３５と信号１３７とを論理積演算し、信号１３５と信号１３７のどちらか一方が負の値をとるときは、たとえ差分検出信号１４１に信号が検出されていたとしても、それは同期位置が不正であり、同期制御に用いるべきではないため、パルス相関検出信号１３９は出力されない。一方、信号１３５と信号１３７が同時に正の値をとる場合には、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえており、同期引込みが可能な状態であることを示すパルス相関検出信号１３９を、同時に同期制御部１４２に出力する。
【００８８】
（位相制御及び復調処理）
続いて、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置１００は、同期制御部１４２により、このパルス相関検出信号１３９の示す値に応じて、制御信号１４３を生成するか否かを判定する。制御信号１４３を生成すると判定した場合は、同期制御部１４２の差分検出信号１４１から、基準波形信号１１１の位相を制御する制御信号１４３を生成し、同期用波形発生部１６０へ出力する。そして、制御信号１４３の入力を受けた同期用波形発生部１６０は、出力する基準波形信号１１１の位相を調整する。
【００８９】
さらに、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置１００は、復調部１５２により、検波信号１０５と、基準波形信号１１１を時間１．５τ遅延した信号１５１とから、信号データ１５３に復調する。以降、パルス無線受信装置１００は、上記受信同期および復調の動作を繰り返す。
【００９０】
ここで、同期が確立した場合における復調動作について補足説明する。図９（ａ）に示したように、同期が確立した場合、最大相関値をとるタイミングは、第２の遅延素子１１２によるタイミング（遅延時間τ）と、第３の遅延素子１１４によるタイミング（遅延時間２τ）との中間に存在する。そのため、復調部１５２は、図１において基準波形信号１１１を受信用遅延素子１５０により時間１．５τだけ遅延した信号１５１を生成する。そして、その信号をクロック信号として、検波信号１０５の符号を判定し、信号データ１５３に復調する。
【００９１】
このような構成とすることによって、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置１００は、受信信号と、位相が異なる複数の基準信号との相関値を生成し、それらの組合せにおける差の大小を相対比較して、同期位相の調整方向を正しく判定する。そのため、受信信号にＳ／Ｎ比の変動がある場合であっても、結果として、同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００９２】
（他の構成例）
なお、本実施の形態では、パルス無線受信装置１００の判定部１６３は、大小比較をする２組の信号を、相関値信号をそれぞれ平準化した後に加算し生成する。しかし、図１０に示すように、２組の相関値信号をそれぞれ加算後に、平準化することにより、積分部の構成数をより少なくし、簡素な構成とすることができる。図１０は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図１０において、パルス無線受信装置３０１の判定部１６３は、相関算出部１６２の出力する相関値信号１２５を反転した信号と相関値信号１２１とを、信号加算部１３４により加算し、加算信号１００３を生成する。さらに、相関値信号１１９を反転した信号と相関値信号１２３とを、信号加算部１３６により加算し、加算信号１００４を生成する。そして、生成した加算信号１００３、１００４をそれぞれ、積分部１００１、１００２により平準化した信号１３５、１３７を生成し、信号１３７と信号１３５を反転した信号とを信号加算部１４０により加算し、その大小を比較判定する。
【００９３】
ここで、第１、第２の信号加算部１３４、１３６における加減算は線形処理であるため、積分値の加減算と、加減算値の積分は等価であり、このような構成とすることができる。図１０に示す構成は、図１の構成と比べて、積分部の数が半分で、信号１３５、信号１３７において同等の信号が得られる。回路構成の簡素化による製造コストが削減でき、動作における消費電力を削減できる。ただし、積分部のダイナミックレンジを図１に示す構成に比べて大きく設定する必要がある。
【００９４】
なお、本実施の形態では、パルス無線受信装置１００、３０１は、検波信号１０５を相関算出部１６２に入力し、同期用波形発生部１６０の基準波形信号１１１を遅延部１６１に源波形信号として入力する構成とした。しかし、これらの信号（１０５および１１１）を逆に入力する構成としても良い。図１１は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図１１において、パルス無線受信装置３０２は、基準波形信号１１１を相関算出部１６２に、検波信号１０５を遅延部１６１に源波形信号として入力し、同期の位相を調整する。この構成により、図１あるいは図１０に示した構成と同様の動作をする。この理由は、図１あるいは図１０に示したパルス無線受信装置１００、３０１の構成において、検波信号１０５と基準波形信号１１１は、それら以降の信号処理回路に対して入力が等価なためである。これにより、分岐入力側にノイズの少ないクロック信号を用いて相関値信号を生成することができるようになり、受信信号にノイズが多い場合であっても、より正確に位相の調整方向を判定することができるようになる。
【００９５】
なお、図１０に示したパルス無線受信装置３０１は、復調部１５２により、検波信号１０５を、１．５τ遅延した信号１５１のタイミングで復調する形態とした。しかし、検波信号１０５の代わりに、信号１００３、１００４を加算した信号とする形態としてもよい。図１２は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図１２において、パルス無線受信装置３０３は、信号１００３と信号１００４を加算器１２０１により加算して復調対象とする信号１２０２を生成し、基準波形信号１１１を時間１．５τ遅延した信号１５１を用いて、信号データ１５３に復調する。ここで、パルス無線受信装置３０３が、相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５から、復調対象とする信号１２０２を生成する動作について、波形図を用いて説明する。図１３（ａ）は、相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５の波形図を示す。これらは、それぞれ位相が６０度ずつ異なっている。図１３（ｂ）は、信号１００３、１００４の波形図を示す。図１３（ｃ）は、信号１２０２の波形図を示す。このように構成することにより、パルス無線受信装置３０３は、基準波形信号１１１と無相関で不要な信号を除去した信号を元に、より誤りの少ない復調処理ができる。
【００９６】
なお、図１２に示した構成では、復調対象とする信号１２０２を加算器１２０１により生成する形態としたが、図１４に示すように、乗算器により生成する形態としても良い。図１４は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図１４において、パルス無線受信装置３０４は、信号１００３と信号１００４とを乗算器１２０３により乗算して生成する。ただし、加算して復調用の信号を生成する場合には、生成する信号波形のずれが補正される。そのため、同期の位置ずれが生じている状態においては、加算して生成する形態のほうが位置ずれによる復調誤り率が低い。
【００９７】
なお、本実施の形態では、パルス無線受信装置が受信する信号のパルス変調方式をオンオフキーイング方式として説明したが、他の変調方式、例えば、等間隔のインパルス信号で送信データに応じたパルスの位相により変調するバイフェーズ（Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ）変調方式、あるいは、送信データに応じて時間的にパルス位置を偏移するパルス位置変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＰＭ）方式等にも適用可能である。このとき、バイフェーズ変調方式の場合は、変調波が等間隔のインパルス列となるため、本発明にかかる構成が適用できる。また、パルス位置変調方式の場合は、無変調のインパルス列など、同期のための一定間隔インパルス列によるプリアンブルを設けることで、本発明にかかる同期手法を適用することができる。
【００９８】
なお、上述した説明では、基準波形発生部１１０は、ローパスフィルタ２０３を用いて、同期タイミング信号１０９から、検波信号１０５のオンオフキーイングのマークにおける波形に相似する基準波形信号１１１を生成する（（数１）及び（数２）参照）場合について説明したが、基準波形信号１１１は、検波信号１０５に相似する信号に限らない。例えば、基準波形発生部１１０が、ローパスフィルタ２０３を用いず、同期タイミング信号１０９をそのまま基準波形信号１１１として用いてもよい。つまり、基準波形発生部１１０が、（数３）に示すように、所定のタイミングでのみアナログ値を有し他のタイミングでは０の信号を、基準波形信号１１１として生成するようにしてもよい。
【００９９】
（数３）
Ｒ（ｔ）＝αδ（ｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ここで、αは、定数であり、δ（ｔ）は、デルタ関数である。
【０１００】
また、以上の説明では、図７に示すパルス無線送信装置１９０から、オンオフキーイング変調方式により変調された無線信号１０１が送信され、パルス無線受信装置１００が、検波部１０４により無線信号１０１を包絡線検波して復調する場合について記載したが、包絡線検波を行う検波部１０４を用いずに、搬送波位相を利用した復調を行う場合にも、同様の処理を行うことで同様の効果を得ることができる。以下、包絡線検波を行わず、搬送波位相を利用して復調を行う場合に、位相のずれを判定する動作について補足説明する。なお、以下では、基準波形発生部１１０が、基準波形信号１１１として、（数３）に示すような信号を生成するものとする。
【０１０１】
遅延部１６１は、基準波形信号１１１と、基準波形信号１１１を第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６により、時間τずつ順次遅延した遅延波形信号１１３、１１５、１１７を出力する。
【０１０２】
このとき、第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６は、遅延時間τとして、受信信号１０３の搬送波周波数周期の範囲で複数の相関値信号が得られる値の遅延量を印可する。これにより、後述する図１５に示すように、搬送波周波数の１周期の中に有効な相関値が含まれるようになり、同期の位相の調整方向をより正しく判定することができるようになる。この結果、正確な同期タイミングの引き込みに要する時間をより短縮することができる。
【０１０３】
相関算出部１６２は、受信信号１０３と、基準波形信号１１１および基準波形信号１１１を時間τずつ遅延した遅延波形信号１１３、１１５、１１７とを、第１〜第４のミキサ１１８、１２０、１２２、１２４により、それぞれ混合し、第１〜第４の相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５を出力する。上述したように、基準波形信号１１１は、（数３）で表せるような所定のタイミングでのみアナログ値を有し他のタイミングでは０の信号である。したがって、第１〜第４のミキサ１１８、１２０、１２２、１２４により、受信信号１０３と、基準波形信号１１１および基準波形信号１１１を時間τずつ遅延した遅延波形信号１１３、１１５、１１７とが混合されることにより、相関算出部１６２では、受信信号１０３が遅延時間τごとにサンプリングされることになる。
【０１０４】
図１５は、この場合の判定部の動作を説明するための図である。図１５において、受信信号の位相を０とした基準波形信号および遅延波形信号の位相差を横軸とし、各相関値信号１１９、１２１、１２３、１２４の相関値をプロット（１２１１、１２１２、１２１３、１２１４）している。判定部１６３は、例えば、図９の場合と同様に、相関値信号１２３の相関値１２１３に対する、相関値信号１１９の相関値１２１１との第１の差１３７と、相関値信号１２１の相関値１２１４に対する、相関値信号１２５の相関値１２１２との第２の差１３５とを算出し、比較する。以降、位相のずれを判定する動作は、上述した動作と同様のため、ここでは省略する。また、位相制御及び復調方法についても、検波部１０４を用いる場合と同様であるため、省略する。
【０１０５】
位相情報を用いた検波を行う場合には、精度がより高い復調・同期が可能となる。このように、オンオフキーイング変調方式で変調された無線信号１０１に対しては、包絡線検波または搬送波位相を利用したいずれの復調方法に対しも実施可能である。
【０１０６】
したがって、例えば、図１６に示すように、受信アンテナと検波部１０４との間にスイッチ１６４を設けて、同期制御部１４２（又は同期制御部１４２ｂ）から出力される制御信号１４４に応じて、スイッチ１６４を切り替えることで、検波部１０４により検出されたエンベロープ情報を用いる検波方式と、位相情報を用いる検波方式とを、切り替えるようにしてもよい。このときの制御信号としては、例えば、パルス無線受信装置に要求される復調・同期性能などを用いる。
【０１０７】
なお、上述した実施の形態では、変調方式がオンオフキーキングの場合について説明したが、変調方式は、オンオフキーイングを含む振幅変調に限らず、位相変調の場合にも、同様の処理を行うことで同様の効果を得ることができる。実施可能な位相変調としては、例えば、ＢＰＳＫ（Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調などの変調方式がある。ＡＳＫのような振幅変調では、包絡線検波方式による検波部１０４を用いても用いなくても、いずれの検波方式によっても復調できるのに対し、ＰＳＫやＦＳＫのような位相・周波数変調ではエンベロープ情報のみでの検波が難しい。
【０１０８】
したがって、例えば、図１６において、同期制御部１４２（又は同期制御部１４２ｂ）から、制御信号として変調方式の情報がスイッチ１６４に出力されるようにして、この制御信号に応じて、スイッチ１６４を切り替えることで、検波部１０４を用いた包絡線検波方式を用いるか、検波部１０４を用いず位相情報を用いた検波方式を用いるか選択するようにしても良い。位相ずれの判定、位相制御および復調方法については、検波部１０４を用いる場合と同様であるため、省略する。
【０１０９】
また、図１を用いた以上の説明では、検波部１０４が包絡線検波を行い、検波信号１０５の１系統を受信復調する場合について記載したが、検波部１０４を直交検波構成とし、Ｉ、Ｑ信号の２系統を受信復調して、ＱＰＳＫ変調信号に対応させるようにしてもよい。以下、受信信号１０３が、ＱＰＳＫ信号の場合について、補足説明する。
【０１１０】
図１７は、検波部１０４が直交検波構成する場合の一般的な構成を示す図である。検波部１０４は、ＬＯ信号源１４５と、Ｉ、Ｑ信号を生成するための２つのミキサ１４６、１４７と、９０度移相器１４８とを備えて構成される。これにより、検波部１０４において、Ｉ、Ｑ信号の両方が生成されて、検波部１０４からは２つの信号が出力される。
【０１１１】
したがって、同期用波形発生部、遅延部、相関算出部、判定部、及び同期制御部の構成要素を並列して備えて構成されるようにすることで、２系統の場合においても、１系統の場合と同様の位相ずれ判定および位相制御を行って、Ｉ、Ｑの２つの信号に併せて追従することができる。なお、Ｉ、Ｑの２つの信号に併せて追従するのではなく、Ｉ、Ｑ信号のいずれか一方にのみ追従するようにしたり、両方の信号を加算合成、乗算、又は絶対値の加算を行なうことでＩ、Ｑ信号を１つの信号として扱うようにしてもよい。これらの場合には、同期用波形発生部、遅延部、相関算出部、判定部、及び同期制御部を１系統分だけ備えれば良いので、パルス無線受信装置の回路規模が大きくなるのを回避することができる。
【０１１２】
なお、受信信号１０３を中間周波数にダウンコンバート処理を施した信号に対しても、同様の処理を行うことで同様の効果が得られるようになることは言うまでもない。
【０１１３】
また、以上の説明では、図９に示すように４つの判定点６０１〜６０４を、６０１と６０３、６０２と６０４を組み合わせて比較する場合について説明したが、４つの判定点を全て用いず、このうち２つだけや３つだけを用いるようにして、組合せを変えて比較するようにしても良い。例えば、同期引き込み時には４点を用い、同期追従時には内側２つだけを使うようにする。組み合わせに用いる判定点の数が多いほど、位相ずれの方向をより正確に特定することができるので、同期引き込み時には、判定点を多く用いるようにすることで、同期引き込み時間を短縮することができる。また、同期追従時には、内側の２つの判定点を用いれば、位相ずれを補正することができるので、同期追従時には、用いる判定点を少なくすることで、相関演算等の演算処理の削減により消費電力を低減することができる。
【０１１４】
また、以上の説明では、判定に用いる点を４つとした場合について説明したが、これを５点以上として、組合せを増やして判定精度を高めるようにしてもよい。
【０１１５】
また、以上の説明では、判定点の間隔となる遅延時間τを、シンボル長の１／２よりも小さい値として説明したが、第１〜第３の遅延素子１１２、１１４、１１６により印加される基準波形信号からの遅延量が、それぞれシンボル長の１／２以下となるようにしてもよい。これにより、検波部１０４を用いて包絡線検波された検波信号１０５のピークを捕らえた場合に、シンボル長の１／２内に第１〜第４の相関値信号１１９、１２１、１２３、１２５を得ることができるので、同期位相の調整方向をより確実に判定することができる。
【０１１６】
また、以上の説明では、判定点の間隔を遅延時間τとする場合について説明したが、これに限らず、判定点の間隔を適宜変更するようにしてもよい。判定点の間隔を広くするほど、受信パルスを発見する時間が短くなるので、同期引き込み時間を短くすることができ、判定点の間隔を狭くするほど、振幅値が大きい部分を判定に用いることができるので、同期追従時のジッタが小さくなり、同期精度を向上することができる。判定点の間隔を可変にして、同期引き込み・追従の両方の性能を高めるように、判定点の間隔を制御するようにしてもよいことは言うまでもない。
【０１１７】
また、以上の説明では、相関算出部１６２により、複数のミキサを用いて、検波信号１０５と、基準波形信号１１１および複数の遅延波形信号１１３、１１５、１１７との相関を示す相関値信号１１９、１２１、１２３、１２４を並列に生成する場合について説明した。なお、ミキサの数を減らし、基準波形信号１１１を異なる遅延量でサンプルすることで複数の相関値信号を生成するように構成しても良いことは言うまでもない。
【０１１８】
また、以上の説明では、同期引き込みが可能な状態であり、さらに同期追従を行う場合を想定している。ここで、判定部１６３が、論理積演算部１３８により、信号１３５と信号１３７とを論理積演算し、信号１３５と信号１３７のうち、少なくともどちらか一方が負の値をとるときは、たとえ差分検出信号１４１に信号が検出されていたとしても、それは同期位置が不正であり、同期制御に用いるべきではないと判断し、パルス相関検出信号１３９が出力されないとする場合について説明した。
【０１１９】
加えて、同期引き込みが可能となるまでの間は、同期位置が不正であり、同期制御に用いるべきでないと判断した場合にも、例えば、所定の時間遅延量を増やす、又は減らす等の制御を行うようにしてもよい。以下、図１８を用いて補足説明する。
【０１２０】
図１８は、同位相及び逆位相に同期した状態における判定点の位置の様子を示す図である。同図において、図１８（ａ）は、同位相に同期した状態を示し、図１８（ｂ）は、逆位相に同期した状態を示している。図１８（ｂ）に示すように、逆位相に同期した状態では、信号１３５と信号１３７がともに負であるので、パルス相関検出信号１３９が出力されず、位相ずれの補正が全くされなくなってしまう。したがって、同期引き込みが可能となるまでの間には、正しい同期点でなく、同期していないと判断された場合においても、所定の時間遅延量を増やす、又は減らす等の制御を行うようにすることにより、同期位置をずらすことができるので、この結果、同期引き込み時間を短縮することができる。
【０１２１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかるパルス無線受信装置について説明する。本実施の形態にかかるパルス無線受信装置は、受信信号と基準信号波形との相関を比較する数を増やして、相関値信号の密度を高めることにより、位相調整の方向と量をより正しく判定し、同期引込みに要する時間をさらに短縮する。
【０１２２】
（全体構成）
図１９は、本実施の形態２にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図である。図１９において、パルス無線受信装置３０５は、図１に示した実施の形態１にかかるパルス無線受信装置１００とほぼ同じ構成をしているため、差異について説明する。実施の形態１に示したパルス無線受信装置１００は、４系統の異なる相関値信号により、位相ずれを判定する構成としているのに対し、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置３０５は、５系統の異なる相関値信号により、位相ずれを判定する構成としている点が異なっている。
【０１２３】
（遅延部及び相関算出部）
図１９において、遅延部１６１は、４つの遅延素子を備え、入力される基準波形信号１１１と、それを時間τずつ順次遅延した遅延波形信号との５つの信号を生成する。ここで、遅延素子の遅延時間τは、本実施の形態では、それぞれτ＝Ｔ／５とする。ただし、Ｔは実施の形態１で説明した検波信号の半値パルス幅である。相関算出部１６２は、５つのミキサを備え、検波部１０４の出力する検波信号１０５と、遅延部１６１の生成する５つの信号とをそれぞれ混合し、第１〜第５の相関値信号１３０１、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５を生成する。
【０１２４】
（判定部）
そして、判定部１６３は、これら第１〜第５の相関値信号１３０１、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５を、それぞれ積分部により、第１〜第５の平準化した信号１３０６、１３０７、１３０８、１３０９、１３１０を生成する。続いて、第３の信号１３０８に第１の信号１３０６を反転して加算した信号１３１１と、第２の信号１３０７に第５の信号１３１０を反転して加算した信号１３１２を生成し、さらに信号１３１１と信号１３１２を反転して加算した第１の評価値信号１３１５を生成する。同様に、第３の信号１３０８に第５の信号１３１０を反転して加算した信号１３１４と、第４の信号１３０９に第１の信号１３０６を反転して加算した信号１３１３を生成し、さらに信号１３１４と信号１３１３を反転して加算した第２の評価値信号１３１６を生成する。
【０１２５】
そして、第２の評価値信号１３１６に、第１の評価値信号１３１５を反転した信号を加算し、差分検出信号１４１を生成する。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、図１９に示すように、判定部１６３に、論理積演算部１３２０、１３２１をさらに備える。そして、信号１３１１と信号１３１２、信号１３１３と信号１３１４をそれぞれ論理積演算し、さらにその結果を論理積演算し、パルス相関検出信号１３９として出力するよう構成する。このパルス相関検出信号１３９は、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえているか否かを示す。
【０１２７】
（同期制御部）
そして、同期制御部１４２は、これら差分検出信号１４１およびパルス相関検出信号１３９に基づいて制御信号１４３を生成する。なお、差分検出信号１４１、パルス相関検出信号１３９についての具定的説明は、後述する。
【０１２８】
そして、復調部１５２は、最も相関が強い相関値信号１３０３と、時間２τ遅延した遅延波形信号１３３０とから、信号データ１５３を復調する。このとき、遅延波形信号１３３０を復調タイミングとして用いるのは、遅延部１６１で最も遅延する遅延波形信号の遅延量４τの１／２、すなわち、２τであり、また、相関値信号１３０３を生成する元のタイミング信号でもあることによる。
【０１２９】
（動作説明）
パルス無線受信装置３０５の動作は、実施の形態１にかかるパルス無線受信装置１００とほぼ同じであるため、差異について説明する。実施の形態１に示したパルス無線受信装置１００の判定部１６３は、図９（ａ）−（ｃ）で示したように、４系統の異なる相関値信号が示す４つの相関値から２組の差を求め、その大小関係により位相ずれを判定している。これに対し、本実施の形態２にかかるパルス無線受信装置３０５は、５系統の異なる相関値信号が示す５つの相関値から、４つの組の差を求め、その差の大小関係により位相ずれを判定する。
【０１３０】
図２０（ａ）−（ｃ）は、本実施の形態２にかかる判定部の動作を説明する図である。図２０（ａ）−（ｃ）において、判定部１６３は、まず、各相関値６０１、６０２、６０３、６０４、６０５から、第１および第２の評価値１３１５、１３１６を求める。次に、これら２つの評価値を比較して、その大小関係および差から、次のように、同期位置の進み度合いを判定する。
【０１３１】
図２０（ａ）は、受信同期が確立している場合における、判定部１６３の動作を示している。判定部１６３は、２つの評価値を比較しても（２５５）、その値が等しく符号が逆となることから、位相ずれは無いと判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、受信信号に対し、基準波形信号および遅延波形信号の信号系列とに位相ずれが無いことを示す信号を出力する。なお、本実施例では、レベル０の信号を出力する形態として説明するが、位相ずれが無い場合は無信号とする形態としてもよい。
【０１３２】
図２０（ｂ）は、受信同期が進んでいる場合の動作を示している。判定部１６３は、同様に、第１および第２の評価値１３１５、１３１６をそれぞれ求め（２５６、２５７）、さらに、２つの評価値を比較する（２５８）。その結果、判定部１６３は、第１の評価値１３１５が第２の評価値１３１６よりも大きく、それらの差７１１だけ同期位置が進んでいると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１１を示す正の値を持つ信号を出力する。なお、ここでは、実施の形態１と同様に、位相のずれ量は、差分検出信号１４１の値に比例するものとして説明している。
【０１３３】
図２０（ｃ）は、逆に、受信同期が遅れている場合の動作を示している。判定部１６３は、同様に、第１および第２の評価値１３１５、１３１６をそれぞれ求め（２５９、２６０）、さらに、２つの評価値を比較する（２６１）。その結果、判定部１６３は、第１の評価値１３１５が第２の評価値１３１６よりも小さく、それらの差７１１だけ同期位置が遅れていると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１１を示す負の値を持つ信号を出力する。
【０１３４】
なお、本実施の形態では、判定部１６３は、信号１３１１、１３１２、１３１３、１３１４のすべてが同時に正の値をとる場合には、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえていると判定し、同期引込みが可能な状態であることを示すパルス相関検出信号１３９を、同時に同期制御部１４２に出力する。
【０１３５】
このような構成とすることによって、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置は、受信信号と基準信号波形との相関を比較する数を増やし、相関値信号の密度を高める。ことにより、位相調整の方向と量をより正しく判定し、同期引込みに要する時間をさらに短縮することができる。
【０１３６】
（他の構成例）
なお、本実施の形態では、図１９に示したように、パルス無線受信装置３０５は、復調部１５２により、最も相関の強い相関値信号１３０３を、遅延波形信号１３３０のタイミングで復調する形態とした。しかし、相関値信号１３０３の代わりに、複数の相関値信号から基準波形信号と相関の低い信号を除去した信号を合成し、復調する形態としてもよい。図２１は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図２１において、パルス無線受信装置３０６は、相関値信号を合成した信号１７５１と信号１７５２を、乗算器１７０１により混合して信号１７０２を生成し、相関値信号から合成した信号１７５３と信号１７５４を、乗算器１７０３により混合して信号１７０４を生成する。そして、これら信号１７０２と信号１７０４を、さらに加算器１７０５により加算した信号１７０６を生成し、遅延波形信号１３３０のタイミングで復調する。
【０１３７】
また、図２１に示したパルス無線受信装置３０６は、復調対象とする信号１７０６を合成する際に、乗算器１７０１、１７０３により混合処理する形態としたが、これらを加算器により加算処理する形態としてもよい。図２２は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図２２において、パルス無線受信装置３０７は、加算器１７０７、１７０９を用いて、それぞれ合成信号１７０８、１７１０を生成し、加算器１７０５により復調対象とする信号１７１２を生成し、遅延波形信号１３３０のタイミングで復調する。なお、このように、加算して復調用の信号を生成すると、生成する信号波形のずれが補正される。そのため、同期の位置ずれが生じている状態においては、加算して生成する形態のほうが位置ずれによる復調誤り率を低くできる。
【０１３８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３にかかるパルス無線受信装置について説明する。本実施の形態にかかるパルス無線受信装置は、受信信号と基準信号波形との相関を比較する数を少なくして、構成の簡素化による製造コストならびに消費電力の削減を実現する。
【０１３９】
（全体構成）
図２３は、本実施の形態３にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図である。図２３において、パルス無線受信装置３０８は、図１に示した実施の形態１にかかるパルス無線受信装置１００とほぼ同じ構成をしているため、差異について説明する。実施の形態１に示したパルス無線受信装置１００は、４系統の異なる相関値信号により位相ずれを判定する構成としているのに対し、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置３０８は、３系統の異なる相関値信号により位相ずれを判定する構成としている点が異なっている。
【０１４０】
（遅延部及び相関算出部）
図２３において、遅延部１６１は、２つの遅延素子を備え、入力される基準波形信号１１１と、それを時間τずつ順次遅延した遅延波形信号との３つの信号を生成する。ここで、遅延素子の遅延時間τは、本実施の形態では、それぞれτ＝Ｔ／３とする。ただし、Ｔは実施の形態１で説明した検波信号の半値パルス幅である。相関算出部１６２は、３つのミキサを備え、検波部１０４の出力する検波信号１０５と、遅延部１６１の生成する３つの信号とをそれぞれ混合し、第１〜第３の相関値信号１６０１、１６０２、１６０３を生成する。
【０１４１】
（判定部）
そして、判定部１６３は、これら第１〜第３の相関値信号１６０１、１６０２、１６０３をそれぞれ積分部により第１〜第３の平準化した信号１６０４、１６０５、１６０６を生成する。続いて、第１の信号１６０４に第３の信号１６０６を反転して加算し、差分検出信号１４１を生成する。
【０１４２】
なお、本実施の形態では、図２３に示すように、判定部１６３は、論理積演算部１３８により、第２の信号１６０５に第１の信号１６０４を反転して加算した信号１６１１と、第２の信号１６０５に第３の信号１６０６を反転して加算した信号１６１２とを、論理積演算し、パルス相関検出信号１３９として出力するよう構成する。このパルス相関検出信号１３９は、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえているか否かを示す。
【０１４３】
（同期制御部）
そして、同期制御部１４２は、これら差分検出信号１４１およびパルス相関検出信号１３９に基づいて制御信号１４３を生成する。
【０１４４】
そして、復調部１５２は、最も相関が強い相関値信号１６０２と、時間τ遅延した遅延波形信号１６３０とから、信号データ１５３を復調する。このとき、遅延波形信号１６３０を復調タイミングとして用いるのは、遅延部１６１で最も遅延する遅延波形信号の遅延量２τの１／２、すなわち、τであり、また、相関値信号１６０２を生成する元のタイミング信号でもあることによる。
【０１４５】
（動作説明）
パルス無線受信装置３０８の動作は、実施の形態１にかかるパルス無線受信装置１００とほぼ同じであるため、差異について説明する。実施の形態１に示したパルス無線受信装置１００の判定部１６３は、図９（ａ）−（ｃ）で示したように、４系統の異なる相関値信号が示す４つの相関値から２組の差を求め、その大小関係により位相ずれを判定している。これに対し、本実施の形態３にかかるパルス無線受信装置３０８は、３系統の異なる相関値信号が示す３つの相関値から、１つの相関値を共通とする２組の差を求め、その差の大小関係により位相ずれを判定する。
【０１４６】
図２４（ａ）−（ｃ）は、本実施の形態３にかかる判定部の動作を説明する図である。図２４（ａ）−（ｃ）において、判定部１６３は、まず、各相関値６０１、６０２、６０３から、第１および第２の評価値１６１１、１６１２を求める。次に、これら２つの評価値を比較して、その大小関係および差から、次のように、同期位置の進み度合いを判定する。
【０１４７】
図２４（ａ）は、受信同期が確立している場合における、判定部１６３の動作を示している。判定部１６３は、２つの評価値を比較しても（２６２）、その値が等しく符号が逆となることから、位相ずれは無いと判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、受信信号に対し、基準波形信号および遅延波形信号の信号系列とに位相ずれが無いことを示す信号を出力する。なお、本実施例では、レベル０の信号を出力する形態として説明するが、位相ずれが無い場合は無信号とする形態としてもよい。
【０１４８】
図２４（ｂ）は、受信同期が進んでいる場合の動作を示している。判定部１６３は、同様に、第１および第２の評価値１６１１、１６１２を比較する（２６３）。その結果、判定部１６３は、第１の評価値１６１１が第２の評価値１６１２よりも大きく、それらの差７１２だけ同期位置が進んでいると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１２を示す正の値を持つ信号を出力する。なお、ここでは、実施の形態１と同様に、位相のずれ量は、差分検出信号１４１の値に比例するものとして説明している。
【０１４９】
図２４（ｃ）は、逆に、受信同期が遅れている場合の動作を示している。判定部１６３は、同様に、第１および第２の評価値１３１５、１３１６を比較する（２６４）。その結果、判定部１６３は、第１の評価値１６１１が第２の評価値１６１２よりも小さく、それらの差７１２だけ同期位置が遅れていると判定する。このとき、判定部１６３は、差分検出信号１４１として、この差７１２を示す負の値を持つ信号を出力する。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、判定部１６３は、第１および第２の評価値１６１１、１６１２が同時に正の値をとる場合には、差分検出信号１４１が受信パルスのピークを捕らえていると判定し、同期引込みが可能な状態であることを示すパルス相関検出信号１３９を、同時に同期制御部１４２に出力する。
【０１５１】
（他の構成例）
なお、上記図２４を用いた説明では、同期位置の進み度合いを判定する際に、判定部１６３は、まず、第１および第２の評価値１６１１、１６１２をそれぞれ求め、次に、これら２つの評価値を比較するとした。しかし、実現する際には、図１９に示すように、第１の平準化した信号１６０４に第３の信号１６０６を反転した信号を加算し、直接差分検出信号１４１を生成する構成としてもよい。
【０１５２】
このような構成とすることによって、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置は、受信信号と基準信号波形との相関を比較する数を少なくし、構成の簡素化による製造コストならびに消費電力を削減する。
【０１５３】
なお、本実施の形態では、図２３に示したように、パルス無線受信装置３０８は、復調部１５２により、最も相関の強い相関値信号１６０２を、遅延波形信号１６３０のタイミングで復調する形態とした。しかし、相関値信号１６０２の代わりに、複数の相関値信号から基準波形信号と相関の低い信号を除去した信号を合成し、復調する形態としてもよい。図２５は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図２５において、パルス無線受信装置３０９は、相関値信号を合成した信号１６５１と信号１６５２を乗算器１９０１により混合して信号１９０２を生成し、遅延波形信号１６３０のタイミングで復調する。
【０１５４】
また、図２５に示したパルス無線受信装置３０９は、復調対象とする信号１９０２を合成する際に、乗算器１９０１により混合処理する形態としたが、これらを加算器により加算処理する形態としてもよい。図２６は、本実施の形態にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図２６において、パルス無線受信装置３１０は、加算器１９０３により復調対象とする信号１９０４を生成し、遅延波形信号１６３０のタイミングで復調する。なお、このように、加算して復調用の信号を生成すると、生成する信号波形のずれが補正される。そのため、同期の位置ずれが生じている状態においては、加算して生成する形態のほうが位置ずれによる復調誤り率を低くできる。
【０１５５】
本発明のパルス無線受信装置は、受信信号を包絡線検波し、検波信号を生成する検波部と、受信信号に相似する基準波形信号を、入力される制御信号に応じて位相を制御して発生する同期用波形発生部と、基準波形信号を源波形信号として受けて、源波形信号を一定の遅延量ずつ遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、検波信号と基準波形信号および複数の遅延波形信号との相関値を示す相関値信号を並列に生成する相関算出部と、相関算出部が生成した相関値信号の示す相関値の組合せに応じた大小関係から、受信信号と基準波形信号との位相ずれの方向および量を示す差分検出信号を生成する判定部と、差分検出信号に基づいて、受信信号とパルスタイミングとが同期するように、同期用波形発生部の生成する基準波形信号の位相を制御する制御信号を生成し、同期用波形発生部へ出力する同期制御部とを備える。そのため、受信信号と、位相の異なる複数の基準信号との相関値を生成して、それら相関値の組合せにおける大小を相対比較することで、受信信号にＳ／Ｎ比の変動がある場合であっても、同期の位相の調整方向を正しく判定できるようになり、結果として、正確な同期タイミングへの引込みに要する時間を短縮することができる。
【０１５６】
また、本発明のパルス無線受信装置は、受信信号を包絡線検波し、検波信号を生成する検波部と、受信信号に相似する基準波形信号を、入力される制御信号に応じて位相を制御して発生する同期用波形発生部と、検波信号を源波形信号として受けて、源波形信号を一定の遅延量ずつ遅延させた複数の遅延波形信号を発生する遅延部と、基準波形信号と、検波波形信号および複数の遅延波形信号との相関値を示す相関値信号を並列に生成する相関算出部と、相関算出部が生成した相関値信号の示す相関値の組合せに応じた大小関係から、受信信号と基準波形信号との位相ずれの方向および量を示す差分検出信号を生成する判定部と、差分検出信号に基づいて、受信信号とパルスタイミングとが同期するように、同期用波形発生部の生成する基準波形信号の位相を制御する制御信号を生成し、同期用波形発生部へ出力する同期制御部とを備える。そのため、基準信号と、位相の異なる複数の受信検波信号との相関値を生成して、それら相関値の組合せにおける大小を相対比較することで、受信信号にＳ／Ｎ比の変動がある場合であっても、同期の位相の調整方向を正しく判定できるようになり、結果として、正確な同期タイミングへの引込みに要する時間を短縮することができ、また、分岐入力側にクロック信号を用いて相関値信号を生成することができるようになり、受信信号にノイズが多い場合であっても、より正確に位相の調整方向を判定することができる。
【０１５７】
また、本発明のパルス無線受信装置は、遅延部の遅延量は、検波信号の半値パルス幅の範囲で複数のタイミングが得られる値とする。そのため、相関値の組合せとして、必ずパルス幅の中の有効な相関値が含まれるように設定し、同期の位相の調整方向を、より正しく判定できるようになり、結果として、正確な同期タイミングへの引込みに要する時間をより短縮することができる。
【０１５８】
また、本発明のパルス無線受信装置は、検波信号を復調対象信号とし、基準波形信号をタイミング信号とした場合、復調対象信号とタイミング信号とを受けて、同期が確立している状態における復調対象信号とタイミング信号とのお互いの信号の位相関係から、一方に対し他方を所定量遅延させて、信号データを復調する復調部をさらに備える。そのため、求めた受信同期タイミングにおける検波信号の判定から、正確に信号データを復調することができるようになり、結果として、より短い時間で正確に信号データを復調することができる。
【０１５９】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部で使用する相関値の組合せとして、第１の組合せは、源波形信号を用いて算出された第１の相関値および、複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号、を用いて算出された第３の相関値とし、第２の組合せは、遅延量が最も遅延する前記遅延波形信号を用いて算出された第２の相関値および、複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号、を用いて算出された第４の相関値とし、第１の組合わせである、第３の相関値から第１の相関値を減じた第１の評価値と、第２の組合せである、第４の相関値から第２の相関値を減じた第２の評価値との大小関係に基づいて、差分検出信号を生成する。そのため、パルス内で最も位相差の大きなタイミングでの相関値を用いて、パルス内の任意のタイミングでの相関値との差を算出できるようになり、より正確に位相の調整方向を判定することができる。
【０１６０】
また、本発明のパルス無線受信装置は、第３の相関値、および、第４の相関値は、ともに、遅延量が、最も遅延する遅延波形信号の遅延量の、１／２である遅延波形信号を用いて算出された相関値とする。そのため、少なくともパルス内で相関を取得できる任意のタイミングが単一で位相の調整方向を判定できるようになり、簡易な構成で実装することができる。
【０１６１】
また、本発明のパルス無線受信装置は、第３の相関値は、遅延量が最も遅延する遅延波形信号の遅延量の１／２以上で、かつ、最も１／２に近い遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、第４の相関値は、遅延量が最も遅延する遅延波形信号の遅延量の１／２以下で、かつ、最も１／２に近い遅延波形信号を用いて算出された相関値とする。そのため、少なくとも、より最大相関値となるタイミングを用いて同期の位相の調整方向を正しく判定できるようになり、算出する相関値のタイミング数が偶数であっても、より正確に位相の調整方向を判定することができる。
【０１６２】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部で使用する相関値の組合せとして、第３の組合せは、源波形信号を用いて算出された第１の相関値および、複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号、を用いて算出された第３の相関値とし、第４の組合せは、遅延量が最も遅延する遅延波形信号を用いて算出された第２の相関値および、複数の遅延波形信号のうち、遅延量が最も遅延する信号以外の一つの遅延波形信号、を用いて算出された第４の相関値とし、第５の組合せは、第１の相関値および、複数の遅延波形信号のうち遅延量が最も遅延する信号以外で、かつ第３の相関値、あるいは第４の相関値の算出に用いた遅延波形信号とは異なる、一つの遅延波形信号を用いて算出された第５の相関値とし、第６の組合せは、第２の相関値および、第５の相関値とし、第６の組合せである、第５の相関値から第２の相関値を減じた値から、第３の組合せである、第３の相関値から第１の相関値を減じた値を減じて、第３の評価値を算出し、第５の組合せである、第５の相関値から第１の相関値を減じた値から、第４の組合せである、第４の相関値から第２の相関値を減じた値を減じて、第４の評価値を算出し、さらに、第３の評価値と第４の評価値との大小関係に基づいて差分検出信号を生成する。そのため、パルス内で最も位相差の大きなタイミングでの相関値と、最も大きな相関値を用いて、位相の調整方向を判定できるようになり、算出する相関値のタイミング数が奇数の場合には、特に正確に位相の調整方向を判定することができる。
【０１６３】
また、本発明のパルス無線受信装置は、第３の相関値は、遅延量が最も遅延する遅延波形信号の遅延量の１／２以上で、かつ、最も１／２に近い遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、第４の相関値は、遅延量が最も遅延する遅延波形信号の遅延量の１／２以下で、かつ、最も１／２に近い遅延波形信号を用いて算出された相関値であり、第５の相関値は、遅延量が最も遅延する遅延波形信号の１／２の遅延波形信号を用いて算出された相関値とする。そのため、任意のタイミングとして、最大相関値に最も近いタイミングを用いて位相の調整方向を判定できるようになり、より正確に位相の調整方向を判定することができる。
【０１６４】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部は、相関算出部の生成する相関値信号よりローパス信号をそれぞれ生成し、ローパス信号を所定の組合せで加算合成して差分検出信号を生成する。そのため、相関値信号を判定処理する回路の動作周波数を低くできるようになり、簡易な構成で位相の調整方向を判定することができる。
【０１６５】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部は、相関値信号の各クロック期間における最大値をサンプルホールドし、さらにクロックタイミングによりディスチャージ処理して、ローパス信号を生成する。そのため、単位時間区間における最大値を正確に出力できるようになり、同期時間の調整量をより正確に判定することができる。
【０１６６】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部は、相関値信号を所定の組合せで合成して複数の合成信号を生成し、複数の合成信号よりローパス信号を生成し、さらにローパス信号を加算合成して差分検出信号を生成する。そのため、積分回路数を少なく構成できるようになり、より簡素な構成で実現することができる。
【０１６７】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部の生成する合成信号を、加算または混合して復調対象信号を生成し、復調対象信号と遅延量が同じになるように、基準波形信号のタイミングを遅延させたタイミング信号を生成し、復調対象信号とタイミング信号とから信号データを復調する復調部をさらに備える。そのため、復調対象とする信号として基準波形信号と無相関で不要な信号を除去した信号を生成できるようになり、より誤りの少ない復調処理をすることができる。
【０１６８】
また、本発明のパルス無線受信装置は、遅延時間の所定量が、遅延部において、最も遅延する遅延波形信号の遅延量の１／２の時間量である。そのため、タイミング信号を直接取得できるようになり、より正確に復調処理することができる。
【０１６９】
また、本発明のパルス無線受信装置は、判定部は、相関値信号の示す相関値の組合せに応じた大小関係から、同期位置が受信パルスを捕らえているか否かを示すパルス相関検出信号を、さらに生成し、同期制御部は、パルス相関検出信号に応じて、差分検出信号より制御信号を生成する。そのため、差分検出信号の有効性を同時に判定できるようになり、同期状態に応じて、適切な制御信号を生成し、同期の調整方向をより正しく判定することができる。
【０１７０】
また、本発明のパルス無線受信装置は、同期制御部は、一回の制御において位相を調整する量が一定である制御信号を生成する。そのため、位相ずれが大きい場合でも一定量ずつ位相を調整できるようになり、同期調整でのオーバーシュートの発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明にかかるパルス無線受信装置は、ＵＷＢ等のインパルスによる無線通信機器等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図
【図２】（ａ）実施の形態１にかかる検波部の構成を示す図（ｂ）実施の形態１にかかる検波部の別の構成を示す図
【図３】実施の形態１にかかる検波部の動作を説明する図
【図４】実施の形態１にかかる基準波形発生部の構成を示す図
【図５】（ａ）実施の形態１にかかる積分部の構成を示す図（ｂ）実施の形態１にかかる積分部の別の構成を示す図
【図６】（ａ）実施の形態１にかかる同期制御部の構成を示す図（ｂ）実施の形態１にかかる同期制御部の別の構成を示す図
【図７】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の動作を説明する図
【図８】（ａ）実施の形態１にかかる相関算出部の動作を説明する波形図（ｂ）実施の形態１にかかる相関算出部の動作を説明する波形図（ｃ）実施の形態１にかかる相関算出部の動作を説明する波形図（ｄ）実施の形態１にかかる位相差と相関値の関係を説明する図
【図９】（ａ）実施の形態１にかかる判定部の動作を説明する図（ｂ）実施の形態１にかかる判定部の動作を説明する図（ｃ）実施の形態１にかかる判定部の動作を説明する図
【図１０】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図１１】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図１２】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図１３】実施の形態１にかかる復調部の動作を説明する波形図
【図１４】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図１５】実施の形態１にかかる判定部の動作を説明する図
【図１６】実施の形態１にかかるパルス無線受信装置の別の構成の一部を示す図
【図１７】実施の形態１にかかる検波部の別の構成を示す図
【図１８】実施の形態１にかかる判定部の動作を説明する図
【図１９】本発明の実施の形態２にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図
【図２０】実施の形態２にかかる判定部の動作を説明する図
【図２１】実施の形態２にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図２２】実施の形態２にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図２３】本発明の実施の形態３にかかるパルス無線受信装置の構成を示す図
【図２４】実施の形態３にかかる判定部の動作を説明する図
【図２５】実施の形態３にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図２６】実施の形態３にかかるパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図２７】従来のパルス無線受信装置の構成を示す図
【符号の説明】
【０１７３】
１００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９，３１０  パルス無線受信装置
１０２  受信アンテナ
１０４，１０４ｂ  検波部
１０６  クロック信号発生部
１０７  クロック信号
１０８  可変信号遅延部
１１０  基準波形発生部
１１２，１１４，１１６  遅延素子
１１８，１２０，１２２，１２４，１４６，１４７  ミキサ
１２６，１２６ｂ，１２８，１３０，１３２  積分部
１３４，１３６，１４０  信号加算部
１３８  論理積演算部
１４２，１４２ｂ  同期制御部
１４５  ＬＯ信号源
１４８  ９０度移相器
１５０  遅延素子
１５２  復調部
１６０  同期用波形発生部
１６１  遅延部
１６２  相関算出部
１６３  判定部
１６４  スイッチ
【図１】
2007274678.tif 000003
【図２】
2007274678.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007274678.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007274678.tif 000008
【図７】
2007274678.tif 000009
【図８】
2007274678.tif 000010
【図９】
2007274678.tif 000011
【図１０】
2007274678.tif 000012
【図１１】
2007274678.tif 000013
【図１２】
2007274678.tif 000014
【図１３】
2007274678.tif 000015
【図１４】
2007274678.tif 000016
【図１５】
2007274678.tif 000017
【図１６】
2007274678.tif 000018
【図１７】
2007274678.tif 000019
【図１８】
2007274678.tif 000020
【図１９】
2007274678.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2007274678.tif 000024
【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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