(57)【要約】【課題】受信信号にインパルスジッタが存在する場合でも、同期の調整方向を正しく判定し、受信信号の同期引込みに要する時間を短縮するインパルス無線受信装置を提供する。【解決手段】インパルス無線受信装置１００は、受信信号を包絡線検波し第１の検波信号を生成する第１の検波部１０８と、制御信号によりクロック信号の周波数を制御できるクロック部１１０と、受信信号に相似するインパルス波形信号をクロック信号に同期して発生するパルス波形発生部１１２と、インパルス波形信号を包絡線検波し第２の検波信号を生成する第２の検波部１１４と、第１の検波信号と第２の検波信号を加算し加算信号を出力する加算部１１６と、加算信号のインパルスの疎密周期に応じて制御信号を生成し出力する制御部１１８と、受信信号とインパルス波形信号とを混合し復調信号を生成するミキサ１２０と、復調信号から復調する復調部１２２とを備える。【選択図】図１
2007110598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を包絡線検波し、第１の検波信号を生成する第１の検波部と、
クロック信号を生成し、制御信号に応じて前記クロック信号の周波数を変更できるクロック部と、
前記受信信号に相似するインパルス波形信号を前記クロック部の発生する前記クロック信号に同期して発生するパルス波形発生部と、
前記第１の検波信号と前記クロック信号とを合成して合成信号を出力する合成部と、
前記合成信号に基づいて、前記クロック部を制御する前記制御信号を生成し、前記クロック部へ出力する制御部と、
前記受信信号と前記インパルス波形信号とを混合し、復調信号を生成するミキサと、
前記復調信号から復調データに復調する復調部と
を備えるインパルス無線受信装置。
【請求項２】
前記合成部を、前記第１の検波信号と前記クロック信号とを加算し、加算信号を出力する加算部とし、
前記制御部は、前記加算信号のインパルスの疎密周期に応じて、前記クロック部を制御する前記制御信号を生成し、前記クロック部へ出力する
請求項１記載のインパルス無線受信装置。
【請求項３】
前記インパルス波形信号を包絡線検波し、第２の検波信号を生成する第２の検波部をさらに備え、
前記加算部は、前記第１の検波信号と前記第２の検波信号とを加算し、加算信号を出力する
請求項２記載のインパルス無線受信装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記加算信号を所定の遮断周波数により峻別し、ローパス信号を出力するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力する前記ローパス信号のピーク間隔を検出し、前記ローパス信号の変動周期を示すピーク幅信号を、前記ローパス信号のピーク間隔毎に、繰り返し生成する周期検出部と、
ピーク幅信号の値を記憶でき、前記周期検出部の生成する前記ピーク幅信号を取得し、現在記憶している前記ピーク幅信号の値を示すラッチ信号として出力するとともに、取得した前記ピーク幅信号の値を新たな値として記憶するラッチ部と、
前記周期検出部の生成する前記ピーク幅信号の示す値と、前記ラッチ信号の示す値とを比較し、前記ローパス信号のピーク間隔の変動周期が長くなったか否かを示す判定信号を出力する比較部と、
制御信号の内容を示す制御信号データを記憶でき、前記比較部より前記判定信号を入力し、現在記憶している前記制御信号データと、前記判定信号とに応じて、前記ローパス信号の変動周期が長くなるように前記クロック部を制御する前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号の内容を新たな前記制御信号データとして記憶する制御信号出力部と
を備える請求項２記載のインパルス無線受信装置。
【請求項５】
前記周期検出部は、前記ローパス信号の変曲点を検出し、前記変曲点の極大点と極小点を検出した時刻情報に基づいて前記ローパス信号の変動周期を算出し、前記ピーク幅信号を生成する
請求項４記載のインパルス無線受信装置。
【請求項６】
前記合成部を、前記第１の検波信号と前記クロック信号とを混合し、混合信号を出力する
混合部とし、
前記制御部は、所定の検出区間において前記混合信号のインパルスが検出されるクロック期間と検出されないクロック期間との比率に応じて、前記クロック部を制御する前記制御信号を生成し、前記クロック部へ出力する
請求項１記載のインパルス無線受信装置。
【請求項７】
前記インパルス波形信号を包絡線検波し、第２の検波信号を生成する第２の検波部をさらに備え、
前記混合部は、前記第１の検波信号と前記第２の検波信号とを混合し、混合信号を出力する
請求項６記載のインパルス無線受信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記クロック信号で示される１つの検出区間において、前記混合信号のピークが検出されたか否かを示す検出結果信号を生成するパルス検出部と、
前記検出結果信号から、連続して前記混合信号のピークが検出されたマーク区間と、連続して前記混合信号のピークが検出されなかったスペース区間とからなる判定区間における前記マーク区間と前記スペース区間との比率を判定し、判定結果信号を生成する比率判定部と、
前記比率判定部の生成する前記判定結果信号に応じて、前記クロック部を制御する前記制御信号を生成する制御信号出力部と
を備える請求項６記載のインパルス無線受信装置。
【請求項９】
前記比率判定部の生成する前記判定結果信号は、前記マーク区間と前記スペース区間の比率の大小を示す信号とし、
前記制御信号出力部は、
前記判定結果信号が、
前記マーク区間の比率が前記スペース区間よりも大きいことを示す場合には、前記クロック部の周波数を下げるよう制御する前記制御信号を生成し、
前記マーク区間の比率が前記スペース区間よりも小さいことを示す場合には、前記クロック部の周波数を上げるよう制御する前記制御信号を生成する
請求項８記載のイン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イン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、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可能であるなどの利点を有している。
【０００３】
イン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１４は、特許文献１に記載されている従来のインパルス無線受信装置の構成を示すブロック図である。図１４において、従来のインパルス無線受信装置１０００は、アンテナ１００１で受信したＲＦ信号を増幅する増幅器１００２と、不要な信号を取り除くフィルタ１００３と、信号をアナログ化するアナログ符号化部１００４と、信号を分岐するスプリッタ１００５、１０１５と、信号を遅延する複数の遅延器１００６、１００７、１００８と、信号を乗算する乗算器１００９、１０１０、１０１１と、時間積分する積分器１０１２、１０１３、１０１４と、相関に応じて同期判定と遅延制御する受信同期制御部１０１７と、信号の位相を遅延する位相遅延部１０１８と、位相遅延信号を変調し受信信号したＲＦ信号と同一拡散コードで拡散するメイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６とで構成されている。
【０００５】
図１４の構成で、受信したＲＦ信号を増幅器１００２により、復調に必要な振幅に増幅し、帯域外の不要周波数帯域をフィルタ１００３により除去して、アナログ符号化部１００４によりアナログ符号を生成する。この信号をスプリッタ１００５で分岐し、遅延器１００６、１００７、１００８により、３つの遅延した信号、すなわち、時間Ｌ遅延した信号、時間Ｌ＋Ｙ遅延した信号、時間Ｌ−Ｙ遅延した信号を出力する。これら３つの信号に、メイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６で生成した基準パルス信号を、乗算器１００９、１０１０、１０１１によりそれぞれ乗算し、積分器１０１２、１０１３、１０１４にて、それぞれシンボルに相当する時間を積分する。
【０００６】
受信同期制御部１０１７により、各信号の相関に応じて同期を判定し、位相遅延部１０１８を制御してスライディング同期しながら、復号データ１０１９を出力する。このとき、時間Ｌにおける受信パス信号を相関の基準とし、時間Ｌの信号よりも時間Ｌ＋Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を遅らせ、逆に時間Ｌ−Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を進めることで、送信シンボルレートと同期するよう調整している。
【０００７】
こうして、従来のインパルス無線受信装置では、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式により、符号拡散した変調信号を受信し、受信パス信号に対して時間的に前後する信号と基準パルスとの相関を比較して、ＣＤＭＡの逆拡散後の信号から同期をトラッキングしている。
【特許文献１】特表２００３−５３５５５２号公報（１４８頁、図３７Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のインパルス無線受信装置では、受信信号に含まれるインパルス列に対してメイン信号のウェーブレット符号を生成し、逐次受信信号の同期を判定している。従って、積分区間は通信に用いられるＣＤＭＡコード列の長さに依存するため、必ずしも同期に最適な積分区間の設定がなされない。一般に、受信信号の同期にとって、必要よりも短い積分区間による同期を強いられる。このため、雑音の影響等でインパルス毎のジッタが存在する場合に、同期位置の判定を誤り易く、同期引込みに時間を要するという課題がある。
【０００９】
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、インパルスジッタが存在する場合であっても、同期ずれの量を複数インパルスにわたる変動周期から検出することで、同期位相の調整方向を正しく判定し、結果として同期引込みに要する時間を短縮するイン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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のインパルス無線受信装置は、受信信号を包絡線検波し、第１の検波信号を生成する第１の検波部と、クロック信号を生成し、制御信号に応じてクロック信号の周波数を変更できるクロック部と、受信信号に相似するインパルス波形信号をクロック部の発生するクロック信号に同期して発生するパルス波形発生部と、第１の検波信号とクロック信号とを合成して合成信号を出力する合成部と、合成信号に基づいて、クロック部を制御する制御信号を生成し、クロック部へ出力する制御部と、受信信号とインパルス波形信号とを混合し、復調信号を生成するミキサと、復調信号から復調データに復調する復調部とを備える。
【００１１】
そのため、受信信号を同期する際に、クロック信号と受信信号との周波数同期ずれの量を検出し、受信信号にインパルスジッタが存在する場合であっても、同期位相の調整方向を正しく判定できるようになり、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００１２】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、合成部を、第１の検波信号とクロック信号とを加算し、加算信号を出力する加算部とし、制御部は、加算信号のインパルスの疎密周期に応じて、クロック部を制御する制御信号を生成し、クロック部へ出力する。
【００１３】
そのため、受信信号を同期する際に、受信信号との同期ずれの量を複数インパルスにわたる変動周期から検出し、受信信号にインパルスジッタが存在する場合であっても、同期位相の調整方向を正しく判定できるようになり、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。また、ＣＭＯＳ等のディジタルＩＣ化に適した簡易な回路構成とすることができるようになり、小型化、低消費電力化を実現することができる。
【００１４】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、インパルス波形信号を包絡線検波し、第２の検波信号を生成する第２の検波部をさらに備え、加算部は、第１の検波信号と第２の検波信号とを加算し、加算信号を出力する。
【００１５】
そのため、受信信号を同期する際に、受信信号との同期ずれの量を複数インパルスにわたる変動周期から検出し、受信信号にインパルスジッタが存在する場合であっても、安定して同期位相の調整方向をより正しく判定できるようになり、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００１６】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、制御部は、加算信号を所定の遮断周波数に
より峻別し、ローパス信号を出力するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力するローパス信号のピーク間隔を検出し、ローパス信号の変動周期を示すピーク幅信号を、ローパス信号のピーク間隔毎に、繰り返し生成する周期検出部と、ピーク幅信号の値を記憶でき、周期検出部の生成するピーク幅信号を取得し、現在記憶しているピーク幅信号の値を示すラッチ信号として出力するとともに、取得したピーク幅信号の値を新たな値として記憶するラッチ部と、周期検出部の生成するピーク幅信号の示す値と、ラッチ信号の示す値とを比較し、ローパス信号のピーク間隔の変動周期が長くなったか否かを示す判定信号を出力する比較部と、制御信号の内容を示す制御信号データを記憶でき、比較部より判定信号を入力し、現在記憶している制御信号データと、判定信号とに応じて、ローパス信号の変動周期が長くなるようにクロック部を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号の内容を新たな制御信号データとして記憶する制御信号出力部とを備える。
【００１７】
そのため、周波数ずれに関する位置を検出する毎にインパルスの疎密周期を算出できるようになり、複数インパルスにわたる変動周期から連続的に同期位相の調整方向を判定することができる。
【００１８】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、周期検出部は、ローパス信号の変曲点を検出し、変曲点の極大点と極小点を検出した時刻情報に基づいてローパス信号の変動周期を算出し、ピーク幅信号を生成する。
【００１９】
そのため、疎密周期の検出において信号レベルの揺らぎによる影響を軽減できるようになり、同期位相の調整方向をより正しく判定することができる。
【００２０】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、合成部を、第１の検波信号とクロック信号とを混合し、混合信号を出力する混合部とし、制御部は、所定の検出区間において混合信号のインパルスが検出されるクロック期間と検出されないクロック期間との比率に応じて、クロック部を制御する制御信号を生成し、クロック部へ出力する。
【００２１】
そのため、受信信号の波高値に大きな時間的変動がある場合でも、周波数の大小を検出できるようになり、同期位相の調整方向を正しく判定し結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。また、ＣＭＯＳ等のディジタルＩＣ化に適したより簡易な回路構成とすることができるようになり、小型化、低消費電力化を実現することができる。
【００２２】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、インパルス波形信号を包絡線検波し、第２の検波信号を生成する第２の検波部をさらに備え、混合部は、第１の検波信号と第２の検波信号とを混合し、混合信号を出力する。
【００２３】
そのため、受信信号の波高値に大きな時間的変動がある場合でも、安定して周波数の大小を検出できるようになり、同期位相の調整方向をより正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００２４】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、制御部は、クロック信号で示される１つの検出区間において、混合信号のピークが検出されたか否かを示す検出結果信号を生成するパルス検出部と、検出結果信号から、連続して混合信号のピークが検出されたマーク区間と、連続して混合信号のピークが検出されなかったスペース区間とからなる判定区間におけるマーク区間とスペース区間との比率を判定し、判定結果信号を生成する比率判定部と、比率判定部の生成する判定結果信号に応じて、クロック部を制御する制御信号を生成する制御信号出力部とを備える。
【００２５】
そのため、受信信号とクロック信号のクロックの差が１となる最小の期間で、クロックの大小を判定できるようになり、さらに受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００２６】
また、本発明のインパルス無線受信装置は、比率判定部の生成する判定結果信号は、マーク区間とスペース区間の比率の大小を示す信号とし、制御信号出力部は、判定結果信号が、マーク区間の比率がスペース区間よりも大きいことを示す場合には、クロック部の周波数を下げるよう制御する制御信号を生成し、マーク区間の比率がスペース区間よりも小さいことを示す場合には、クロック部の周波数を上げるよう制御する制御信号を生成する。
【００２７】
そのため、受信信号とクロック信号の周波数の大小判定において、混合信号ピークが連続して検出される数と検出されない数の大小比較という簡易な回路構成で判定してクロック部を制御できるようになり、システムのＩＣ化を容易にし、ＩＣ化による機器の小型化と同時に低消費電力化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のインパルス無線受信装置によれば、受信信号との同期ずれの量を複数インパルスにわたる変動周期から検出する構成とすることにより、受信信号にインパルスジッタが存在する場合であっても、同期位相の調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込み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】
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置は、受信信号との同期ずれの量を複数インパルスにわたる変動周期から検出することで、インパルスジッタが存在する場合であっても、同期位相の調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することを目的とする。
【００３１】
まず、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかるイン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、インパルス無線受信装置１００は、増幅部１０６と、第１の検波部１０８と、クロック部１１０と、パルス波形発生部１１２と、第２の検波部１１４と、加算部１１６と、制御部１１８と、ミキサ１２０と、復調部１２２とで構成され、受信アンテナ１０５に接続されている。
【００３２】
なお、本実施の形態では、インパルス無線受信装置１００は、二値の送信データに応じて発生パルスの位相を反転するバイフェーズ（Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ）変調方式によりパルス変調された無線信号１０４を受信し、増幅部１０６で増幅した受信信号１０７より同期インパルスを生成してデータ復調する実施例について説明する。以下、各部の構成の詳細について説明する。
【００３３】
第１の検波部１０８は、受信信号１０７を包絡線検波して、第１の検波信号１０９を出力する。図２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において、第１の検波部１０８は、全波整流回路３０１により実現している。受信信号１０７は、一般的に正負の振幅を持つインパルス波形であり、後述するインパルス波形信号１１３を検波した第２の検波信号１１５との相関を効果的に検出するよう、加算部１１６の前段に正負値による相殺を防ぐ第１の検波部１０８を設けている。本実施の形態では、第１の検波部
１０８を全波整流回路３０１により構成するが、別の回路構成とすることもできる。図３は、本実施の形態にかかる第１の検波部の別の構成を示す図である。図３において、第１の検波部１０８ｂは、自乗回路３０２により第１の検波信号１０９を生成している。
【００３４】
クロック部１１０は、制御信号により周波数を制御でき、受信信号１０７のインパルス間隔にほぼ等しい周波数のクロック信号１１１を出力する。パルス波形発生部１１２は、クロック信号１１１のタイミングに応じて、受信信号１０７に相似するインパルス波形信号１１３を出力する。
【００３５】
第２の検波部１１４は、図２に示した第１の検波部１０８と同様の構成をしており、インパルス波形信号１１３を検波して、第２の検波信号１１５を出力する。加算部１１６は、第１の検波信号１０９と第２の検波信号１１５を電圧加算し、加算信号１１７を出力する。
【００３６】
制御部１１８は、加算信号１１７におけるインパルスの粗密の周期、すなわち、加算信号１１７におけるインパルスのピーク位置からピーク幅を求め、その幅が拡大する方向にクロック部１１０の周波数を上下に制御する制御信号１１９を生成する。この制御信号１１９は、クロック部１１０に制御信号として入力される。図４は、本発明の実施の形態１にかかる制御部１１８の構成を示す図である。
【００３７】
図４において、制御部１１８は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０１と、周期検出部５０２と、ラッチ部５０３と、比較部５０４と、制御信号出力部５０５とで構成されている。ローパスフィルタ５０１は、入力される加算信号１１７を所定の遮断周波数により峻別し、基底の周波数成分としてローパス信号５０６を抽出する。なお、このような遮断周波数は、一般に、受信信号１０７の想定される誤差範囲に基づいて算出でき、変動周期を検出できる。
【００３８】
周期検出部５０２は、ローパスフィルタ５０１の出力するローパス信号５０６のピーク間隔を検出し、変動周期を示すピーク幅信号５０７を、ローパス信号５０６のピーク間隔毎に、繰り返し生成する。ラッチ部５０３は、周期検出部５０２で生成したピーク幅信号５０７の入力を受けると、ピーク幅信号５０７の値をラッチして保持すると同時に、前回のタイミングでラッチしたピーク幅信号５０７の値を、ラッチ信号５０８として出力する。比較部５０４は、ラッチ信号５０８、すなわち前回のピーク幅信号とピーク幅信号５０７とを比較し、その大小を示す二値の判定信号５０９を出力する。
【００３９】
本実施の形態では、判定信号５０９は、ピーク幅信号５０７の値がラッチ信号５０８の値よりも小、すなわち、今回のピーク間隔の差が前回の値に比べて縮小している場合には正の信号を出力し、逆に、ピーク幅信号５０７の値がラッチ信号５０８の値よりも大、すなわち、今回のピーク間隔の差が前回の値に比べて増大していれば負の値を出力する形態としている。
【００４０】
制御信号出力部５０５は、判定信号５０９と、第１の制御部１１８が前回出力した制御信号１１９の値とにより、次のように、クロック部１１０の周波数の上下を制御する信号を生成し、制御信号１１９として出力する。制御信号出力部５０５は、前回のタイミングで出力した制御信号１１９の値を保持しており、判定信号５０９が正の場合には、前回出力した制御信号１１９の値と同じ値を出力し、判定信号５０９が負の場合には、前回出力した制御信号１１９の値を反転した値を出力する。なお、本実施の形態では、クロック部１１０は、制御信号１１９の入力により周波数を所定の値だけ上げる、または、下げる形態として説明する。
【００４１】
ミキサ１２０は、インパルス波形信号１１３と、受信信号１０７を混合し、復調信号１２１を出力する。復調部１２２は、復調信号１２１からプリアンブル等のデータ以外の部分を除外したデータストリームを再生することで、最終的な受信データを得る。
【００４２】
次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作について説明する。インパルス無線受信装置１００の動作は、受信信号１０７を２つに分岐して、一方の信号から受信信号１０７の同期タイミングを検出する同期動作と、その検出した同期タイミングにより、もう一方の信号を復調する復調動作とを含むものである。インパルス無線受信装置１００の復調動作について次に説明する。
【００４３】
ミキサ１２０により、受信信号１０７とパルス波形発生部１１２の発生するインパルス波形信号１１３とを混合して、相関の正負を示す復調信号１２１を得る。復調部１２２により、この復調信号１２１をＢｉ−Ｐｈａｓｅ復調し、復調データに復調する。なお、この復調動作をする構成は、従来技術による復調装置により実現できる。
【００４４】
次に、受信信号１０７の同期タイミングを検出する同期動作について詳しく説明する。
【００４５】
図５は、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の同期動作を説明する図である。図５において、受信信号１０７はタイミング周期Ｔを持ち、この受信信号１０７に基づいて作成される各信号として、第１の検波信号１０９、インパルス波形信号１１３、第２の検波信号１１５、加算信号１１７、ローパス信号５０６、制御信号１１９、クロック信号１１１の発生タイミングを示している。なお、本実施の形態では、受信信号１０７は符号の変化しない変調信号として説明する。
【００４６】
第１の検波信号１０９は、受信信号１０７の負の部分を反転した波形信号となっている。また、インパルス波形信号１１３は、受信信号１０７に相似し、後述するクロック信号１１１が示す内部同期タイミングに同期するパルス波形を有している。第２の検波信号１１５は、インパルス波形信号１１３の負の部分を反転した波形信号となっている。また、加算信号１１７は、加算部１１６により第１の検波信号１０９と第２の検波信号１１５とを電圧加算した信号である。
【００４７】
ローパス信号５０６は、制御部１１８内で加算信号１１７をローパスフィルタ５０１で信号処理した波形をしている。制御信号１１９は、制御部１１８内で、ローパス信号５０６の示す加算信号１１７の粗密に基づいてクロック部１１０のクロック生成タイミングを調整する信号として生成される。クロック信号１１１は、クロック部１１０によりインパルス信号として生成される。
【００４８】
ここで、ローパス信号５０６は、受信信号１０７とインパルス波形信号１１３との周波数差に応じた粗密の変動周期を示している。本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置１００では、この変動周期が長くなるように、制御部１１８で制御信号１１９を生成し、クロック部１１０で発生するクロック信号１１１の周期を制御することにより、受信信号１０７とインパルス波形信号１１３の同期を実現する。
【００４９】
次に、これらの信号を時間の経過とともに生成する動作について説明する。時刻ｔ＝Ｔにおいて、受信信号１０７が受信され、周期ＴＣ１のインパルス波形信号１１３の生成が開始されている。なお、ローパス信号５０６は、時刻ｔ＝Ｔ以前のタイミング２０１で極大値を有し、加算信号１１７が密状態であったものとする。時刻ｔ＝Ｔにおいてもローパス信号５０６はまだ高い電圧値であり、受信信号１０７とインパルス波形信号１１３のピーク位置が近い状態であることを示している。
【００５０】
時刻ｔ＝２Ｔ、３Ｔと経過するに従い、ローパス信号５０６は、電圧値が徐々に低い値となり、タイミング２０２で極小値を有し、加算信号１１７が疎状態、すなわち、受信信号１０７とインパルス波形信号１１３のピーク位置が互いに離れた位置であることを示している。ここで、タイミング２０２において、制御部１１８では、周期検出部５０２が今回の疎密周期をタイミング２０１から２０２の期間Ｕ１として算出し、比較部５０４が前回の疎密周期と比較するが、前回周期が算出されていないため、本実施の形態では、判定信号５０９を出力せず、制御信号出力部５０５は制御信号１１９を生成しない。そのため、タイミング２０３以降のクロック２１３、２１４、２１５のクロック周期ＴＣ２は変更されず、現在の周期ＴＣ１と同じ周期ＴＣ２（＝ＴＣ１）でクロック生成される。
【００５１】
さらに時刻ｔ＝４Ｔ、５Ｔと経過するに従い、ローパス信号５０６は、電圧値が徐々に高い値となり、タイミング２０３で極大値を有し、加算信号１１７が密状態であることを示す。ここで、タイミング２０３において、制御部１１８は、周期検出部５０２が今回の疎密周期をタイミング２０２から２０３の期間Ｕ２として算出し、比較部５０４が前回の疎密周期Ｕ１と比較し、今回の期間Ｕ２が前回の期間Ｕ１よりも「大」であるとする判定信号５０９を生成するが、制御信号出力部５０５は前回タイミング２０２において制御信号１１９を生成していないため、本実施の形態では、前回、「正」の信号を出力したものとして、制御信号出力部５０５は、今回疎密周期が「大」に変化しているので、前回出力した信号すなわち正の信号を制御信号１１９として出力する。そのため、タイミング２０３以降のクロック２１６、２１７、２１８は、現在の周期ＴＣ２よりも所定の量だけ長い周期ＴＣ３（＞ＴＣ２）でクロック生成される。
【００５２】
時刻ｔ＝６Ｔ、７Ｔと経過するに従い、ローパス信号５０６は、再び電圧値が徐々に低い値となり、タイミング２０４で極小値を有し、加算信号１１７が疎状態であることを示す。ここで、タイミング２０４において、制御部１１８は、周期検出部５０２が今回の疎密周期をタイミング２０３から２０４の期間Ｕ３として算出し、比較部５０４が前回の疎密周期Ｕ２と比較し、今回の期間Ｕ３が前回の期間Ｕ２よりも「大」であるとする判定信号５０９を生成する。制御信号出力部５０５は、前回タイミング２０３において「正」の信号を制御信号１１９として生成しており、制御信号出力部５０５は、今回疎密周期が「大」に変化しているため、前回出力した信号すなわち正の信号を制御信号１１９として出力する。そのため、タイミング２０４以降、次の制御信号が出力されるまでの図示しないクロックは、現在の周期ＴＣ３よりも所定の量だけ長い周期ＴＣ４（＞ＴＣ３）でクロック生成される。
【００５３】
この後同様に、制御部１１８は、周期検出部５０２にてローパス信号５０６の極大値および極小値を、検出したタイミングで疎密周期を算出し、比較部５０４にて、その変化を判定する。そして制御信号出力部５０５は、疎密周期が大に変化している場合には、前回出力した信号を、制御信号１１９として出力し、疎密周期が小に変化している場合には、前回出力した信号を反転した信号を、制御信号１１９として出力する。
【００５４】
なお、疎密周期については、本実施の形態では、疎から密、あるいは、密から疎へ変化する１／２周期に相当する区間で算出する形態とするが、疎密周期の変化により制御信号を生成するため、疎から疎、あるいは密から密へ変化する１周期に相当する区間毎に大小を判定する形態としてもよい。ただし後者の場合には、クロックを調整する間隔が倍になり、同期調整速度が低下する。
【００５５】
このように、インパルス無線受信装置１００は、加算部１１６と、制御部１１８と、クロック部１１０と、パルス波形発生部１１２と、第２の検波部１１４による同期制御ループにより、受信信号１０７に対するシンボル同期信号、すなわち、インパルス波形信号１１３の位相調整を繰り返し、受信同期を実現する。そして、最後に、ミキサ１２０により
受信信号１０７とシンボル同期の成立したインパルス波形信号１１３との相関を検出して、復調部１２２により復調データを生成する。
【００５６】
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インパルス無線受信装置は、受信信号と同期用のインパルス波形信号を加算し、その加算信号の粗密の変動周期から受信信号との同期ずれの量を検出し、複数インパルスにわたって時間的に平均化された同期位置に対して位相調整することにより、インパルスジッタが存在する場合であっても、同期位相の調整方向を正しく判定でき、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、イン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Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ変調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有無により変調するオン・オフ変調（Ｏｎ  Ｏｆｆ
Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）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相変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＰＭ）方式等にも、プリアンブルなどの無変調の同期用信号を設けることで、適用可能である。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかるイン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インパルス無線受信装置は、同期用のクロック信号の波形をインパルス状に変更することにより、同期回路構成を簡易な構成とすることを目的とする。
【００５９】
本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態２にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図である。図６において、インパルス無線受信装置１０１は、図１に示したインパルス無線受信装置１００とほぼ同じ構成をしているが、クロック部１１０はインパルス状の波形のクロック信号１１１ｂを生成して、加算部１１６とパルス波形発生部１１２ｂとに出力するようにし、パルス波形発生部１１２ｂは、クロック信号１１１ｂのタイミングに応じて受信信号１０７に相似するインパルス波形信号１１３を出力するように構成し、第２の検波部を不要としている点が異なっている。
【００６０】
次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する。インパルス無線受信装置１０１の動作は、実施の形態１に示したインパルス無線受信装置１００の動作とほぼ同じであるが、クロック部１１０ｂがインパルス状の波形であるクロック信号１１１ｂを生成し、加算部１１６は第１の検波信号１０９とクロック信号１１１ｂとを電圧加算して加算信号１１７を出力する点が異なっている。
【００６１】
このように、本実施の形態にかかるインパルス受信装置は、同期用のクロック信号の波形をインパルス状に変更することにより、同期回路における検波回路を省いた簡易な構成とすることができる。
【００６２】
なお、実施の形態２では、第１の検波部１０８により受信信号１０７を包絡線検波する構成としたが、受信信号１０７が負値を持たないようなインパルス波形の場合には、第１の検波部１０８は、受信信号１０７をそのまま第１の検波信号１０９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。これによりさらに簡易な構成を実現することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３にかかるイン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インパルス無線受信装置は、受信信号とインパルス波形信号を混合する
ことにより、受信信号の波高値に大きな時間的変動がある場合であっても、安定して周波数差を検出して同期位相の調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することを目的とする。
【００６４】
本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の構成について説明する。図７は、本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の構成図である。図７において、インパルス無線受信装置１０２は、図６に示した実施の形態２にかかるインパルス無線受信装置１０１とほぼ同じ構成をしているが、加算部１１６を混合部７０１とし、制御部１１８を制御部１１８ｂとして構成している点が異なっている。
【００６５】
混合部７０１は、第１の検波信号１０９とクロック信号１１１ｂとを混合した混合信号７０２を出力する。図８（ａ）は、本発明の実施の形態３にかかる混合部の構成を示す図である。図８（ａ）において、混合部７０１は、スイッチ回路８０１により構成され、クロック信号１１１ｂが高（ｈｉｇｈ）レベル時にのみ第１の検波信号１０９を透過して混合信号７０２として出力する。本実施の形態では、混合部７０１をスイッチ回路８０１により構成するが、図８（ａ）に示すように、別の回路構成とすることもできる。図８（ａ）において、混合部７０１ｂは、ミキサ回路８０２により第１の検波信号１０９にクロック信号１１１ｂを乗算し、混合信号７０２を生成している。
【００６６】
制御部１１８ｂは、混合信号７０２から受信信号ピークが検出されるクロック区間の比率に応じてクロック部１１０ｂを制御する信号を生成する。図９は、本発明の実施の形態３にかかる制御部１１８ｂの構成を示す図である。図９において、制御部１１８ｂは、受信パルス検出部６０１と、比率判定部６０２と、制御信号出力部６０３とで構成されている。パルス検出部６０１は、混合信号７０２がクロック信号で示される検出区間において、受信信号ピークが検出された場合にはマーク信号、すなわち高（ｈｉｇｈ）レベル信号を、検出されなかった場合には、スペース信号、すなわち低（ｌｏｗ）レベル信号をそれぞれ生成して、検出結果信号６０４として出力する。
【００６７】
比率判定部６０２は、検出結果信号６０４のマーク信号とスペース信号をそれぞれ１つ含む区間におけるマーク信号とスペース信号との時間長を比較し、どちらの比率が高いかを示す判定結果信号６０５を出力する。
【００６８】
制御信号出力部６０３は、比率判定部６０２の生成する判定結果信号６０５に応じて、クロック部１１０ｂの生成するクロック信号１１１ｂの周波数を所定の量だけ上げる、または、下げるように制御する制御信号１１９を生成し出力する。
【００６９】
なお、マーク信号とスペース信号との時間長の比較は、例えば、図１０に示すようなチャージポンプ回路を用いて、判定することができる。図１０は、本発明の実施の形態３にかかる比率判定部と制御信号出力部の構成例を示す図である。図１０において、比率判定部６０２は、検出結果信号６０４が高（ｈｉｇｈ）レベルの時は、電荷を一定の割合でチャージし、検出結果信号６０４が低（ｌｏｗ）レベルの時は、電荷を一定の割合でディスチャージする。そして、制御信号出力部６０３は、検出結果信号６０４の立ち上がり時（エッジ）のタイミングで電圧が０か正かを判定する。電圧が０の場合は、クロックを下げるよう制御し、電圧が正の場合は、クロックを上げるように制御する。
【００７０】
次に、本実施の形態にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する。インパルス無線受信装置１０２は、実施の形態２に示したインパルス無線受信装置１０１の動作とほぼ同じであるが、混合部７０１で第１の検波信号１０９とクロック信号１１１ｂにより混合信号７０２を出力し、制御部１１８ｂで混合信号７０２から受信信号のパルスが検出されるクロック区間の比率に応じてクロック部１１０ｂを制御する信号を生成する点が異なっ
ている。
【００７１】
図１１は、本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図であり、クロック信号の周期が受信信号の周期よりも短い場合の動作を示している。図１１は、受信信号１０７と、クロック信号１１１、混合信号７０２、検出結果信号６０４、判定結果信号６０５、制御信号１１９の発生タイミングを示している。受信信号１０７はタイミング周期Ｔである。クロック信号１１１は、クロック部１１０ｂにより所定の周期で生成され、デューティ比５０％のインパルス状の波形を有する。混合信号７０２は、受信信号１０７とクロック信号１１１を混合した波形を有する。検出結果信号６０４は、パルス検出部６０１により、混合信号７０２のパルスがクロック信号１１１ｂの１クロック区間内に検出されたかどうかを示す信号として生成される。判定結果信号６０５は、図１０に示した比率判定部６０２のチャージポンプ回路の電圧値を示す。制御信号１１９は、制御信号出力部６０３により、クロック部１１０ｂの生成するクロック信号１１１ｂの周波数を制御する信号として生成される。なお、混合信号７０２については、パルスが検出されるクロック区間のみ信号を図示している。
【００７２】
インパルス無線受信装置１０２は、時間の経過とともに、これらの信号を次のように生成する。まず、時刻ｔ＝Ｔにおいて、クロック信号１１１ｂは、受信信号１０７の周期Ｔよりも短い周期ＴＣ１を有している。タイミング３０１から開始されるクロック区間において、混合信号７０２は検出されていない。検出結果信号６０４は初期値として低レベル値となっている。続くクロック区間では、パルス検出部６０１が、時刻ｔ＝２Ｔにおける混合信号７０２のパルスを検出し、クロック区間の終わりであるタイミング３０３で高レベル値の検出結果信号６０４、すなわち、マーク信号を出力する。さらに次のタイミング３０３で開始されるクロック周期においても、時刻ｔ＝３Ｔにおける混合信号７０２のパルスを検出し、同様にマーク信号（４０１）を出力する。しかし、タイミング３０４から開始される、続く３つのクロック区間においてはパルスが検出されないため、パルス検出部６０１は、タイミング３０４の終わりのタイミング３０５から３０８までの３クロック分の区間は、低レベル値の検出結果信号６０４、すなわち、スペース信号（４０２）を出力する。
【００７３】
タイミング３０７から開始されるクロック区間から、再び、混合信号７０２のパルスが検出される。この区間の終わるタイミング３０８、すなわち、検出結果信号６０４のエッジの立ち上がり４１４で、制御信号出力部６０３は、比率判定部６０２の出力する判定結果信号６０５から検出結果信号６０４のマーク信号（４０１）とスペース信号（４０２）の時間長を判定する。制御信号出力部６０３は、判定結果信号６０５が０であることから、スペース信号（４０２）のほうが長いと判定し、クロック分の周波数を所定の量だけ高める制御信号１１９を生成する。この制御信号１１９により、クロック部１１０ｂは現在の周期ＴＣ１よりも所定の量だけ長い周期ＴＣ２のクロック信号１１１ｂを生成する。
【００７４】
図１２は、本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図であり、クロック信号の周期が受信信号の周期よりも長い場合の動作を示している。図１２において、図１１と同様に各信号の発生タイミングを示している。
【００７５】
時刻ｔ＝Ｔにおいて、クロック信号１１１ｂは、受信信号１０７の周期Ｔよりも長い周期ＴＣ３を有している。タイミング３２１の直前のクロック区間において、混合信号７０２は検出されていない。検出結果信号６０４は初期値として低レベル値となっている。続くタイミング３２１から３２４までの３クロック分の区間では、パルス検出部６０１が、時刻ｔ＝２Ｔ、３Ｔ、４Ｔにおける混合信号７０２のパルスを検出し、タイミング３２２から３２５までマーク信号（４０３）を出力する。タイミング３２４から開始される、続く２つのクロック区間においてはパルスが検出されないため、パルス検出部６０１は、タ
イミング３２４の終わりのタイミング３２５から３２７までの２クロック分の区間は、スペース信号（４０４）を出力する。
【００７６】
タイミング３２６から開始されるクロック区間から、再び、混合信号７０２のパルスが検出される。この区間の終わるタイミング３２７、すなわち、検出結果信号６０４の立ち上がり時４１５で、制御信号出力部６０３は、比率判定部６０２の出力する判定結果信号６０５から検出結果信号６０４のマーク信号（４０３）とスペース信号（４０４）の時間長を判定する。制御信号出力部６０３は、判定結果信号６０５が正であることからマーク信号（４０３）のほうが長いと判定し、クロック信号１１１ｂの周波数を所定の量だけ下げる制御信号１１９を生成する。この制御信号１１９により、クロック部１１０ｂは現在の周期ＴＣ３よりも所定の量だけ長い周期ＴＣ４のクロック信号１１１ｂを生成する。
【００７７】
こうして、検出結果信号６０４がマーク信号に切り替わったタイミングにおいて、比率判定部６０２により複数クロック区間にわたるマーク信号とスペース信号の比率を判定する。次に、制御信号１１９は、判定結果に応じて、クロック信号１１１ｂの周波数を上げる、または、下げる生成動作を繰り返し、インパルス波形信号１１３の同期位相を調整する。
【００７８】
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インパルス無線受信装置は、受信信号とインパルス波形信号を混合し、所定の検出区間において受信信号が検出されるクロック期間と検出されないクロック期間とを比較し、その期間の大小によりクロック同期方向を制御することにより、受信信号の波高値に大きな時間的変動がある場合であっても、安定して周波数差を検出して同期位相の調整方向を正しく判定し、結果として受信信号の同期引込みに要する時間を短縮することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、マーク信号とスペース信号の比率の判定を簡易にするために、クロック信号のデューティ比を５０％とする形態としたが、別のデューティ比とする形態としてもよい。その場合には、デューティ比に応じてマーク信号とスペース信号の比率を算出し、判定する必要がある。
【００８０】
なお、本実施の形態では、クロック部がインパルス状の波形を有するクロック信号を生成し、その信号を混合部へ直接供給する形態とした。図１３は、本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の別の構成を示す図である。図１３において、インパルス無線受信装置１０３は、実施の形態１と同様の第２の検波部１１４を設け、パルス波形発生部１１２の発生するインパルス波形信号１１３をインパルス状の波形に整形してから混合部７０１へ供給する形態としている。このような構成としても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明にかかるイン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適している。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる第１の検波部の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる第１の検波部の別の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる制御部の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図
【図６】本発明の実施の形態２にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の構成を示す図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態３にかかる混合部の構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態３にかかる混合部の別の構成を示す図
【図９】本発明の実施の形態３にかかる制御部の構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる制御部の構成例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図
【図１２】本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の動作を説明する図
【図１３】本発明の実施の形態３にかかるインパルス無線受信装置の別の構成を示す図
【図１４】従来のインパルス無線受信装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００８３】
１００，１０１，１０２，１０３    インパルス無線受信装置
１０４    無線信号
１０５    受信アンテナ
１０６    増幅部
１０７    受信信号
１０８，１０８ｂ    第１の検波部
１０９    第１の検波信号
１１０，１１０ｂ    クロック部
１１１，１１１ｂ    クロック信号
１１２，１１２ｂ    パルス波形発生部
１１３    インパルス波形信号
１１４    第２の検波部
１１５    第２の検波信号
１１６    加算部
１１７    加算信号
１１８，１１８ｂ    制御部
１１９    制御信号
１２０    ミキサ
１２１    復調信号
１２２    復調部
５０１    ローパスフィルタ
５０２    周期検出部
５０３    ラッチ部
５０４    比較部
５０５    制御信号出力部
５０６    ローパス信号
５０７    ピーク幅信号
５０８    ラッチ信号
５０９    判定信号
６０１    パルス検出部
６０２    比率判定部
６０３    制御信号出力部
６０４    検出結果信号
６０５    判定結果信号
７０１，７０１ｂ    混合部
７０２    混合信号
【図１】
2007110598.tif 000003
【図２】
2007110598.tif 000004
【図３】
2007110598.tif 000005
【図４】
2007110598.tif 000006
【図５】
2007110598.tif 000007
【図６】
2007110598.tif 000008
【図７】
2007110598.tif 000009
【図８】
2007110598.tif 000010
【図９】
2007110598.tif 000011
【図１０】
2007110598.tif 000012
【図１１】
2007110598.tif 000013
【図１２】
2007110598.tif 000014
【図１３】
2007110598.tif 000015
【図１４】
2007110598.tif 000016