(57)【要約】【課題】入力信号を二値化するための二値化回路及び二値化方法に関し、ノイズに対して適切な二値化が行なえる二値化回路及び二値化方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、入力信号を二値化する二値化回路であって、入力信号を微分し、全波整流した波形に整形する波形整形回路（１１１、１１２）と、波形整形回路（１１１、１１２）で整形された信号の最大値をホールドするホールド回路（１１３）と、ホールド回路（１１３）にホールドされた最大値に応じて閾値を生成する閾値生成回路（１１４）と、波形整形回路（１１１、１１２）で整形された信号と閾値生成回路（１１４）で生成された閾値とを比較する比較回路（１１５）と、比較回路（１１５）の比較結果に応じて入力信号を二値化した信号を生成する出力回路（１１６）とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2007174350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を二値化する二値化回路であって、
前記入力信号を微分し、全波整流した波形に整形する波形整形回路と、
前記波形整形回路で整形された信号の最大値をホールドするホールド回路と、
前記ホールド回路にホールドされた最大値に応じて閾値を生成する閾値生成回路と、
前記波形整形回路で整形された信号と前記閾値生成回路で生成された閾値とを比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に応じて前記入力信号を二値化した信号を生成する出力回路とを有することを特徴とする二値化回路。
【請求項２】
前記波形整形回路は、前記入力信号の微分波形を出力する微分回路と、
前記微分回路の出力波形を全波整流した波形の信号を出力する絶対値回路とを有することを特徴とする請求項１記載の二値化回路。
【請求項３】
前記閾値生成回路は、前記ホールド回路にホールドされた最大値に予め設定された所定の係数を掛ける掛け算器を有することを特徴とする請求項１記載の二値化回路。
【請求項４】
前記出力回路は、前記比較回路の比較結果の立ち上がりで出力信号を反転させるフリップフロップを有することを特徴とする請求項１記載の二値化回路。
【請求項５】
入力信号を二値化する二値化方法であって、
前記入力信号の微分した波形を整流した波形の信号を取得する波形整形手順と、
前記波形整形手順で取得された信号の最大値をホールドするホールド手順と、
前記ホールド手順でホールドされた最大値に応じて閾値を生成する閾値生成手順と、
前記波形整形手順で取得した信号と前記閾値生成手順で生成された閾値とを比較する比較手順と、前記比較手順の比較結果に応じて出力を反転させ、前記パルス信号を二値化した信号を取得する二値化手順とを有することを特徴とする二値化方法。
【請求項６】
前記閾値生成手順は、前記ホールド手順でホールドされた最大値に予め設定された所定の係数を掛けた値を閾値として生成することを特徴とする請求項５記載の二値化方法。
【請求項７】
前記二値化手順は、前記比較手順の比較結果の立ち上がりで反転させた信号を出力することを特徴とする請求項５記載の二値化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二値化回路及び二値化方法に係り、特に、入力信号を二値化するための二値化回路及び二値化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信信号を復調する場合、復調すべきデータに先んじて供給される基準信号に基づいて閾値を決定し、決定された閾値に基づいて二値化を行なっている。このとき、基準信号に複数の信号レベルが含まれる場合には、その信号レベルに応じて閾値を発生していた。また、基準信号が無いものや大きな受信信号が得られるものは、閾値を固定値としていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２３６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、従来の二値化方法では閾値の決め方によっては、基準信号が無く受信信号が小さい場合、適切な閾値を決定することが困難で、ノイズに対して強くすると感度が悪くなり、感度を高くすると、ノイズを二値化し、信号成分を正しく二値化できないなどの問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ノイズの影響に合わせて適切に二値化が行なえる二値化回路及び二値化方法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】
【０００５】
本発明は、入力信号を二値化する二値化回路であって、入力信号を微分し、全波整流した波形に整形する波形整形回路（１１１、１１２）と、波形整形回路（１１１、１１２）で整形された信号の最大値をホールドするホールド回路（１１３）と、ホールド回路（１１３）にホールドされた最大値に応じて閾値を生成する閾値生成回路（１１４）と、波形整形回路（１１１、１１２）で整形された信号と閾値生成回路（１１４）で生成された閾値とを比較する比較回路（１１５）と、比較回路（１１５）の比較結果に応じて入力信号を二値化した信号を生成する出力回路（１１６）とを有することを特徴とする。
【０００６】
波形整形回路（１１１、１１２）は、入力信号の微分波形を出力する微分回路（１１１）と、微分回路（１１１）の出力波形を全波整流した波形の信号を出力する絶対値回路（１１２）とを有することを特徴とする。
【０００７】
閾値生成回路（１１４）は、ホールド回路（１１３）にホールドされた最大値に予め設定された所定の係数を掛ける掛け算器と、所定の係数を加える加算器とから構成されていることを特徴とする。
【０００８】
出力回路（１１６）は、比較回路（１１５）の比較結果の立ち上がりで出力信号を反転させるフリップフロップを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、入力信号を二値化する二値化方法であって、入力信号の微分した波形を整流した波形の信号を取得する波形整形手順と、波形整形手順で取得された信号の最大値をホールドするホールド手順と、ホールド手順でホールドされた最大値に応じて閾値を生成する閾値生成手順と、波形整形手順で取得した信号と閾値生成手順で生成された閾値とを比較する比較手順と、比較手順の比較結果に応じて出力を反転させ、パルス信号を二値化した信号を取得する二値化手順とを有することを特徴とする。
【００１０】
閾値生成手順は、ホールド手順でホールドされた最大値に予め設定された所定の係数を掛けた値を閾値として生成することを特徴とする。
【００１１】
二値化手順は、比較手順の比較結果の立ち上がりで出力信号を反転させた信号を出力とすることを特徴とする。
【００１２】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受信信号無変調部分の微分値の最大値（ノイズ成分）から受信信号を二値化するための閾値を決定することにより、閾値をノイズに対し最適な値に設定でき、よって、ノイズに対して適切な閾値で、受信信号を二値化でき、感度と耐ノイズ性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。
【００１５】
本実施例の二値化回路１００は、微分回路１１１、絶対値回路１１２、最大値ホールド回路１１３、掛け算器１１４、比較器１１５、フリップフロップ１１６から構成されている。
【００１６】
受信信号は、入力端子Ｔinに供給される。入力端子Ｔinに供給された受信信号Ｓ1は、微分回路１１１に供給される。
【００１７】
微分回路１１１は、入力端子Ｔinに供給された受信信号を微分した信号Ｓ2を出力する。微分回路１１１で微分された信号は、絶対値回路１１２に供給される。
【００１８】
絶対値回路１１２は、微分回路１１１から供給された信号の絶対値を取った信号波形Ｓ3を出力する。絶対値回路１１２は、例えば、全波整流回路から構成されている。
【００１９】
絶対値回路１１２の出力信号は、ホールド回路１１３及び比較器１１５の非反転入力端子に供給される。ホールド回路１１３は、ホールド端子Ｔhold及びリセット端子Ｔresetを有する。ホールド端子Ｔholdには、外部からホールド信号が供給され、リセット端子Ｔresetには、外部からリセット信号が供給される。
【００２０】
ホールド回路１１３は、リセット端子Ｔresetに供給されるリセット信号によりリセットされ、絶対値回路１１２からの信号のうちの最大値電圧を順次に保持する。また、ホールド回路１１３は、ホールド端子Ｔholdに供給されるホールド信号が例えば、ハイレベルのときにそのとき保持されている電圧を最大値電圧Ｖmaxとしてホールドする。ホールド回路１１３にホールドされた最大値電圧Ｖmaxは、掛け算器１１４に供給される。
【００２１】
掛け算器１１４は、ホールド回路１１３から供給された最大値電圧Ｖmaxに予め設定された所定の係数αを掛け算し、βを加算した電圧、（α×Ｖmax＋β）を生成し、閾値電圧Ｖthとして出力する。掛け算器１１４の出力電圧Ｖthは、比較器１１５の反転入力端子に供給される。なお、このとき、係数αは、例えば、１．２〜１．８にβは０に設定される。なお、係数αは、１．２〜１．８に限定されるものではなく、最適な出力が得られる値に設定すればよい。
【００２２】
比較器１１５は、絶対値回路１１２の出力信号Ｓ3と掛け算器１１４から出力される閾値電圧Ｖthとを比較し、信号Ｓ3が閾値電圧Ｖthより大きければ出力をハイレベルとし、信号Ｓ3が閾値電圧Ｖthより小さければ出力をローレベルとする。比較器１１５の出力信号Ｓ6は、フリップフロップ１１６に供給される。
【００２３】
フリップフロップ１１６は、比較器１１５の出力信号Ｓ6の立ち上がりに応じて出力を反転させる。フリップフロップ１１６の出力信号Ｓ7は出力端子Ｔoutから出力される。
【００２４】
図２は本発明の一実施例の動作波形図を示す。図２（Ａ）は受信信号Ｓ1の波形、図２（Ｂ）は微分回路１１１の出力信号Ｓ2の波形、図２（Ｃ）は絶対値回路１１２の出力信号Ｓ3の波形、図２（Ｄ）はリセット信号Ｓresetの波形、図２（Ｅ）はホールド信号Ｓholdの波形、図２（Ｆ）はホールド回路１１３の出力信号Ｓ4の波形、図２（Ｇ）は掛け算器１１４の出力信号Ｓ5の波形、図２（Ｈ）は比較器１１５の出力信号Ｓ6の波形、図２（Ｉ）はフリップフロップ１１６の出力信号Ｓ7の波形を示している。
【００２５】
時刻ｔ１で、リセット端子Ｔresetにリセット信号Ｓresetが立ち上がると、ホールド回路１１３はホールドされた最大値電圧Ｖmaxをリセットし、絶対値回路１１２の出力信号Ｓ3の最大電圧Ｖmaxを順次にホールドする。
【００２６】
時刻ｔ２で、ホールド信号Ｓholdがハイレベルになると、ホールド回路１１３はそのときホールドされている最大値電圧Ｖmaxをホールドし、掛け算器１１４に供給する。掛け算器１１４は、ホールド回路１１３から供給された最大値電圧Ｖmaxに係数αを掛けた電圧を閾値電圧Ｖthとして比較器１１５に供給する。
【００２７】
時刻ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ10で、図２（Ｇ）に示すように絶対値回路１１２の出力信号Ｓ３が閾値Ｖthより大きくなると、図２（Ｈ）に示すように比較器１１５の出力Ｓ6がハイレベルになる。
【００２８】
時刻ｔ３で、図２（Ｈ）に示すように比較器１１５の出力信号Ｓ6が立ち上がると、図２（Ｉ）に示すようにフリップフロップ１１６の出力Ｓ7がハイレベルになり、時刻ｔ５で、図２（Ｈ）に示すように比較器１１５の出力信号Ｓ6が再び立ち上がると、図２（Ｉ）に示すようにフリップフロップ１１６の出力Ｓ7がローレベルになる。時刻ｔ７で、図２（Ｈ）に示すように比較器１１５の出力信号Ｓ6が立ち上がると、フリップフロップ１１６の出力Ｓ7がハイレベルになり、時刻ｔ９で、比較器１１５の出力信号Ｓ6が再び立ち上がると、図２（Ｉ）に示すようにフリップフロップ１１６の出力Ｓ7がローレベルになる。
【００２９】
以上により、図２（Ａ）に示すような受信信号を図２（Ｉ）に示すような信号に２値化することが可能となる。
【００３０】
本実施例によれば、受信信号の微分値の最大値から受信信号を二値化するための閾値を決定することにより、閾値を最適な値に設定できる。よって、ノイズのレベルに合わせて適切な閾値で、受信信号を二値化でき、感度及び耐ノイズ性を向上させることができる。
【００３１】
図３は本発明の他の実施例のブロック構成図を示す。
【００３２】
本実施例の二値化回路２００は、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）２１１、処理回路２１２から構成されている。
【００３３】
アナログディジタル変換器２１１は、入力端子Ｔinに図２（Ａ）に示すような受信信号を入力され、ディジタルデータに変換して、処理回路２１２に供給する。処理回路２１２は、例えば、ロジックから構成されており、図１に示す回路の処理をディジタル的に実行し、出力端子Ｔoutから図２（Ｉ）に示すようなデータを出力する。
【００３４】
また、処理回路２１２をＣＰＵにより構成し、プログラムにより図１に示すような回路の処理を実現するようにしてもよい。プログラムにより実現する場合、下記のような計算を行なう。
【００３５】
ここでは、Ｉ信号及びＱ信号からなる直交空間を考える。
【００３６】
変化量DELTAnは、次式で表せる。なお、変化量DELTAnは微分値に相当している。
【００３７】
【数１】
2007174350.tif 000003
なお、ＳＵＭ1nは処理単位当りのＩ信号の総和、ＳＵＭ1n-1は１つ前の処理単位あたりのＩ信号の総和、ＳＵＭ2nは処理単位あたりのＱ信号の総和、ＳＵＭ2n-1は一つ前の処理単位あたりのＱ信号の総和を示しており、高域の不要信号を平均化により除去することを意味している。
【００３８】
変化量(DELTAn）、（DELTAn-1）、（DELTAn-2）から下記の式により二値化出力を決定する。
【００３９】
【数２】
2007174350.tif 000004
なお、ＭＡＸは変位（DELTAn-1）、（DELTAn-2）の最大値であり、ＰＡ１、ＰＡ２はレジスタ設定値を示す。ＰＡ１は、初期値が「１．７」であり、「１．０」〜「２．０」をとることができる。また、ＰＡ２は、初期値が「０」で「０」〜「ＦＦ」をとることができる。
【００４０】
上記条件を満たすときに、例えば、出力をハイレベルとし、上記条件を満たさないときに、出力をローレベルとすることにより、図２（Ａ）に示される信号を図２（Ｈ）に示すような信号に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作波形図である。
【図３】本発明の他の実施例のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００  二値化回路
１１１  微分回路、１１２  絶対値回路、１１３  ホールド回路、１１４  掛け算器
１１５  比較器、１１６  フリップフロップ
２１１  アナログディジタル変換器、２１２  処理回路
【図１】
2007174350.tif 000005
【図２】
2007174350.tif 000006
【図３】
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