(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の極短パルスからなるパルスを所定周期で間欠的に有する無線信号と同期して受信し当該無線信号に含まれているデータを復調する無線受信装置であって、
前記無線信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された信号を包絡線検波し、前記複数の極短パルスの包絡線であるパルスを含む検波信号を出力する検波手段と、
それぞれが、前記検波手段から出力された検波信号を同じ長さの積分期間において積分し、積分値を出力する積分回路を有する１対の積分ブロックと、
前記１対の積分ブロックのうち一方の積分期間のタイミングを他方の積分期間のタイミングより進み方向にずらした状態で前記２つの積分期間のタイミングを同時に変化させるタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段によって前記２つの積分期間のタイミングが変化されるごとに前記１対の積分ブロックのそれぞれの積分値と閾値との比較を行う比較手段と、
前記２つの積分値の少なくとも一方が前記閾値以上となる範囲において、前記２つの積分値を等しくなるように前記２つの積分期間のタイミングを前記検波信号のパルスのタイミングに対して変化させるように前記タイミング制御手段を制御することで、前記２つの積分期間のタイミングを前記検波信号のパルスのタイミングと同期させる同期手段と、
前記同期手段で同期させられた前記２つの積分期間の合成期間の中心を検出期間の中心とし、前記検出期間内の前記パルスの有無を検出して前記無線信号に含まれているデータを復号する復号手段と、
前記閾値のレベルを設定可能とする閾値設定手段と
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記閾値設定手段は、前記タイミング制御手段が前記２つの積分期間のタイミングを変化させたときにおける前記２つの積分値の何れかの最大値に所定の割合を乗じた値を前記閾値のレベルに設定することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記閾値設定手段は、前記割合を可変に設定可能とすることを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
【請求項４】
前記閾値設定手段は、前記閾値の下限値を設定することを特徴とする請求項２又は３記載の無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号を受信する無線受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定周期のタイミングに同期したパルス信号からなるパルス信号列を用いて超広帯域な通信を行うウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）通信方式が注目されている。
【０００３】
上記ＵＷＢ通信方式を含めた無線通信方式に用いられる従来の無線受信装置として、特許文献１には、無線送信装置から送信された無線信号を受信するアンテナと、アンテナで受信された信号を検波する検波器と、それぞれが検波信号を積分期間において積分し、積分値をデジタル信号に変換する複数の積分ブロックとを備えるものが開示されている。
【０００４】
特許文献１の無線受信装置は、２つの積分期間のタイミングを互いに逆方向に変化し、一方の積分期間で積分された積分値が最大となったときに、無線信号のパルスのタイミングと積分期間のタイミングとの間の初期同期を取っている。
【特許文献１】特開２００７−６０５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の無線受信装置は、２つの積分期間のタイミングを変化させているが、最終的に初期同期を取ったか否かの判断を行うために用いられているのは１つの積分期間の積分値であることから、初期同期の精度を高めることができないという問題があった。また、各積分期間のタイミングの変化方向が予め決まっているため、初期同期を取るのに時間がかかる場合が発生するという問題があった。具体的には、積分期間のタイミングをある方向に変化すればすぐに同期が取れる場合であっても、この積分期間のタイミングの変化方向が上記ある方向とは逆方向に予め決められていると、逆方向に変化していき、同期を取るのに非常に時間がかかってしまうというものである。
【０００６】
上記問題を解決する無線受信装置として、タイミングをずらした２つの積分期間を用いて、図９（ａ）に示すように、２つの積分期間で積分された積分値であるデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の少なくとも一方が閾値Ｌ０以上の範囲（図９（ａ）のＬ０から下方の範囲）において、これら２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が等しくなるように積分回路の積分期間のタイミングを変化させて、同期を取ることができるものが考えられる。
【０００７】
ただし、上記無線受信装置は、図９（ａ）に示すように、タイミングがずれた２つの積分回路のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係が正常な場合、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が大小反転するのは１回のみであるため、初期同期を正常に取ることができるが、図９（ｂ）に示すように、何れかのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２（図９（ｂ）の場合、デジタル信号ＡＤ２）に歪みがあって、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が大小反転するときが複数回（図９（ｂ）では２回）発生した場合、２つの積分期間のタイミングが逆方向に変化して、初期同期を取ることができないという新たな問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、初期同期を精度よく取ることができる無線受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、複数の極短パルスからなるパルスを所定周期で間欠的に有する無線信号と同期して受信し当該無線信号に含まれているデータを復調する無線受信装置であって、前記無線信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された信号を包絡線検波し、前記複数の極短パルスの包絡線であるパルスを含む検波信号を出力する検波手段と、それぞれが、前記検波手段から出力された検波信号を同じ長さの積分期間において積分し、積分値を出力する積分回路を有する１対の積分ブロックと、前記１対の積分ブロックのうち一方の積分期間のタイミングを他方の積分期間のタイミングより進み方向にずらした状態で前記２つの積分期間のタイミングを同時に変化させるタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段によって前記２つの積分期間のタイミングが変化されるごとに前記１対の積分ブロックのそれぞれの積分値と閾値との比較を行う比較手段と、前記２つの積分値の少なくとも一方が前記閾値以上となる範囲において、前記２つの積分値を等しくなるように前記２つの積分期間のタイミングを前記検波信号のパルスのタイミングに対して変化させるように前記タイミング制御手段を制御することで、前記２つの積分期間のタイミングを前記検波信号のパルスのタイミングと同期させる同期手段と、前記同期手段で同期させられた前記２つの積分期間の合成期間の中心を検出期間の中心とし、前記検出期間内の前記パルスの有無を検出して前記無線信号に含まれているデータを復号する復号手段と、前記閾値のレベルを設定可能とする閾値設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記閾値設定手段は、前記タイミング制御手段が前記２つの積分期間のタイミングを変化させたときにおける前記２つの積分値の何れかの最大値に所定の割合を乗じた値を前記閾値のレベルに設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記閾値設定手段は、前記割合を可変に設定可能とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記閾値設定手段は、前記閾値の下限値を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、何れかの積分ブロックの積分値にひずみがあって２つの積分値の大小関係が本来想定されていない部分で反転する場合であっても、同期手段で用いられる閾値を設定しなおすことによって、２つの積分値の大小関係の反転が本来想定されていない部分を除いた範囲で初期同期させることができ、パルスロストを防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、各積分ブロックの積分値の大きさに応じた閾値を決定することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、積分値の最大値へ乗ずる割合を変更することによって、最適な閾値を設定することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、閾値を下限値より低くしないようにすることによって、雑音をパルスと誤認識することを防止することができるので、パルスとの間で初期同期ができないという課題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
まず、実施形態１の無線受信装置の構成について図１〜５を用いて説明する。この無線受信装置は、複数の極短パルス（パルス幅１ナノ秒程度のパルス）からなるパルスを所定周期で間欠的に有するＵＷＢの無線信号と同期して受信し、上記無線信号に含まれているデータを復調するものであり、図１に示すように、上記無線信号を無線送信装置（図示せず）から受信するアンテナ（受信手段）１と、アンテナ１で受信された信号を包絡線検波し、複数の極短パルスの包絡線であるパルスを含む検波信号を出力する検波ブロック（検波手段）２と、それぞれが、検波ブロック２から出力された検波信号を同じ長さの積分期間において積分し、積分値を出力する積分回路３０１〜３０ｎを有する第１〜ｎの積分ブロック３１〜３ｎと、第１〜ｎの積分ブロック３１〜３ｎから出力される信号（デジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎ）を加算して加算値ＡＤ０として出力する加算器４と、第１〜ｎの積分ブロック３１〜３ｎから出力されるデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎを用いて受信信号ＳＩＧ１との同期を取るとともに、加算器４の出力信号（加算値ＡＤ０）から無線信号に含まれているデータを復調して外部に出力する信号処理部５と、間欠駆動ゲート生成部６と、第１〜ｎの積分ブロック３１〜３ｎの積分期間のタイミングを変化させる位相制御部（タイミング制御手段）７とを備えている。
【００１８】
ここで、無線信号の一例について図３を用いて説明する。図３（ａ）は無線信号の通信フレームＦ１を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の無線信号が包絡線検波された後における範囲Ａの拡大図である。通信フレームＦ１は、図３（ａ）に示すように、パルス同期を取るための連続パルス列Ｆ１と、ビット同期を取るためにパルスＰがない区間とパルスＰがある区間とが交互に配置されているビット同期用パルス配列Ｆ２と、ビット同期用パルス配列Ｆ２と後述のデータ部Ｆ４とを区別するためのパルス列であるユニークワードＦ３と、パルスＰがないときを「０」とし、パルスＰがあるときを「１」とするデータ部Ｆ４とを有している。パルスＰは、例えば５０ナノ秒周期で配置されており、パルスＰのパルス幅は例えば１０ナノ秒に設定されている。また、各パルスＰは、例えば１０個程度連続した極短パルスで構成されている。
【００１９】
連続パルス列Ｆ１１は、通信フレームＦ１と無線受信装置の受信タイミングとを同期させるためのパルス列で、例えば１００マイクロ秒〜９００マイクロ秒程度の期間、パルスＰが５０ナノ秒周期で連続している。
【００２０】
ビット同期用パルス配列Ｆ１２は、ビット同期を取るためのパルス列で、予め設定された単位期間ｔ０の間、パルスＰがないパルス無区間Ｂ０と、パルスＰが５０ナノ秒周期で連続するパルス有区間Ｂ１とが交互に配置されている。
【００２１】
データ部Ｆ１４は、１つのパルス無区間Ｂ０と１つのパルス有区間Ｂ１とが組み合わされて１ビットのデータを表わすようにされており、１ビットを表わすビット区間ｔｂにおいて、例えばパルス無区間Ｂ０の次にパルス有区間Ｂ１となればビット「１」、パルス有区間Ｂ１の次にパルス無区間Ｂ０となればビット「０」を表わすようにされている。
【００２２】
図１に示す検波ブロック２は、アンテナ１で受信された受信信号ＳＩＧ１を増幅する増幅部２０と、増幅部２０の出力信号ＳＩＧ２から無線信号の使用周波数帯域の成分を抽出するフィルタ（帯域フィルタ）２１と、フィルタ２１の出力信号ＳＩＧ３を包絡線検波し、検波信号Ｋとして出力する検波器２２とを備えている。上記検波ブロック２によって、アンテナ１で受信された例えば３．８ＧＨｚの帯域の受信信号ＳＩＧ１は約５００ＭＨｚ程度に周波数変換され、検波信号Ｋは、検波器２２から各積分ブロック３１〜３ｎに出力される。
【００２３】
各積分ブロック３１〜３ｎは、一定期間の積分期間において検波信号Ｋを積分し、アナログ値の積分信号Ｓ１〜Ｓｎとして出力する積分回路３０１〜３０ｎと、積分信号Ｓ１〜Ｓｎをデジタル値に変換し、デジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎとして出力するＡＤ変換器３１１〜３１ｎとを備えている。積分期間は、例えば６ナノ秒以上１０ナノ秒以下であることが好ましく、さらに好ましいのは８ナノ秒である。
【００２４】
なお、ＡＤ変換器３１１〜３１ｎは、例えば８ｂｉｔ、２５５段のものである。このため、各ＡＤ変換器３１１〜３１ｎから加算器４及び信号処理部５へのデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎの出力には、図１に示すように、各ｂｉｔごとに１本の信号線が割り当てられ、計８本の信号線が用いられている。
【００２５】
加算器４は、各ＡＤ変換器３１１〜３１ｎから出力されるデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎ、すなわち積分回路３０１〜３０ｎの積分値のデジタル値を加算し、加算値ＡＤ０として信号処理部５に出力する。
【００２６】
なお、加算器４から信号処理部５への加算値ＡＤ０の出力には、図１に示すように、各ｂｉｔごとに１本の信号線が割り当てられ、これらの信号線を含む計（８＋（ｎ−１））本の信号線が用いられている。ｎは積分ブロック３１〜３ｎ（ＡＤ変換器３１１〜３１ｎ）の台数である。例えば２つのＡＤ変換器３１１〜３１ｎのそれぞれから８ｂｉｔのデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎが加算器４に入力された場合、加算器４から出力される加算値ＡＤ０は、桁上りして９ｂｉｔつまり８＋（ｎ−１）ｂｉｔとなる。また、３つのＡＤ変換器３１１〜３１ｎのそれぞれから８ｂｉｔのデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎが加算器４に入力された場合、加算器４から出力される加算値ＡＤ０は、２つのＡＤ変換器３１１〜３１ｎからデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎが入力されたときの９ｂｉｔの状態から、さらに最大で１桁上がりして１０ｂｉｔになるので、８＋（ｎ−１）ｂｉｔとなる。
【００２７】
ただし、加算器４から出力される加算値ＡＤ０に必要なビット数は、単純に８＋（ｎ−１）と一意に決定されるものではなく、実際の回路において、ビット不足でオーバーフローしてゼロに戻らないようにするため、余裕を持たせたビット幅を用意している。例えば２５５（１０進数）＝ＦＦ（１６進数）のデジタル信号ＡＤ１〜ＡＤｎを４つ加算した場合、加算値ＡＤ０は１０２０（１０進数）＝３ＦＣ（１６進数）であるため、２ｂｉｔ追加するだけでよく、その結果、加算値ＡＤ０の出力に必要なビット数は１１ｂｉｔではなく１０ｂｉｔでよい。したがって、残り１ｂｉｔは余裕を持たせるためのものである。
【００２８】
間欠駆動ゲート生成部６は、例えば発振回路などを備えており、無線送信装置（図示せず）から送信される無線信号のパルス周期と同一の周期で積分回路３０１〜３０ｎに積分動作をさせるために、積分期間すなわちウインドウ期間を示す基準ゲート信号Ｇを出力する回路部である。
【００２９】
位相制御部７は、間欠駆動ゲート生成部６から出力された基準ゲート信号Ｇと信号処理部５からの制御信号ＳＩＧ４，ＳＩＧ５とに基づいて、第１の積分ブロック３１の積分期間のタイミングを第２の積分ブロック３２の積分期間のタイミングより進み方向にずらした状態で２つの積分期間のタイミングを同時に変化させるように、積分回路３０１，３０２の積分期間のタイミングがそれぞれ異なるように基準ゲート信号Ｇの位相を変化させ、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２として積分回路３０１，３０２にそれぞれ出力する。なお、第ｋの積分ブロック３ｋの積分期間のタイミングも第ｋ＋１の積分ブロック３ｋ＋１の積分期間のタイミングより進み方向にずらした状態で２つの積分期間のタイミングを同時に変化させるように、積分回路３０ｋ，３０ｋ＋１の積分期間のタイミングがそれぞれ異なるように基準ゲート信号Ｇの位相を変化させ、ゲート信号Ｇｋ，Ｇｋ＋１として積分回路３０ｋ，３０ｋ＋１にそれぞれ出力する。ｋは１，３，５・・・ｎ−１である。
【００３０】
ここで、無線送信装置（図示せず）のパルス周期と無線受信装置のパルス周期の相対変化について図４を用いて説明する。まず、検波信号ＫのパルスＰ（無線信号のパルス）の周期が２つの積分ブロック３１，３２の積分期間の周期（図４ではゲート信号Ｇ１，Ｇ２で表している。）より長い場合、図４の矢印ａで示す方向に、検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して２つの積分期間のタイミングが変化していく。この場合、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２は、初め（１）ではデジタル信号ＡＤ１のほうがデジタル信号ＡＤ２よりも大きく、（２）でデジタル信号ＡＤ１が最大となる。その後、（３）で２つの積分期間の合成積分期間の中心とパルスＰの中心が一致し、デジタル信号ＡＤ１とデジタル信号ＡＤ２は等しくなり、（３）〜（４）ではデジタル信号ＡＤ２のほうがデジタル信号ＡＤ１より大きくなる。
【００３１】
一方、検波信号ＫのパルスＰの周期が２つの積分ブロック３１，３２の積分期間の周期より短い場合、図４の矢印ｂで示す方向に、検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して２つの積分期間のタイミングが遅れていく。この場合、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２は、初め（４）ではデジタル信号ＡＤ２のほうがデジタル信号ＡＤ１よりも大きく、（３）で２つの積分期間の合成積分期間の中心とパルスＰの中心が一致し、デジタル信号ＡＤ１とデジタル信号ＡＤ２が等しくなる。その後、（２）でデジタル信号ＡＤ１が最大となり、（２）〜（１）ではデジタル信号ＡＤ１のほうがデジタル信号ＡＤ２より大きくなる。
【００３２】
信号処理部５は、図２に示すように、同期部５０と、ベースバンド復号部（復号手段）５２と、閾値設定部（閾値設定手段）５１とを備えている。
【００３３】
同期部５０は、信号到来判定部（比較手段）５００と、信号捕捉／追尾制御部（同期維持手段）５０１と、同期制御部５０２とを備えている。
【００３４】
信号到来判定部５００は、後述の同期制御部５０２が時間軸において第１の積分ブロック３１の積分区間と第２の積分ブロック３２の積分区間とが一部重なるようにして、２つの積分期間のタイミングを同時に一方向に変化させているときに（図４参照）、第１，２の積分ブロック３１，３２から出力されたデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２と、閾値設定部５１で設定された閾値との比較を行い、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が閾値以上であるか否かの判定結果を判定信号Ｈとして同期制御部５０２に出力する。
【００３５】
同期制御部５０２は、まず、第１の積分ブロック３１の積分期間のタイミングを第２の積分ブロック３２の積分期間のタイミングより進み方向にずらした状態で２つの積分期間のタイミングを同時に変化させるように、位相制御部７を制御する。
【００３６】
上記同期制御部５０２は、信号到来判定部５００からの判定信号Ｈによって、２つのデジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２の少なくとも一方が閾値以上となる範囲では、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が等しくなるように第１の積分回路３０１の積分期間と第２の積分回路３０２の積分期間の両方のタイミングを同時に変化させるように、信号捕捉／追尾制御部５０１を制御する。
【００３７】
信号捕捉／追尾制御部５０１は、第１，２の積分ブロック３１，３２のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２のうち、同期制御部５０２によって選択された第１の積分ブロック３１及び第２の積分ブロック３２のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が等しくなるように、位相制御部７に制御信号ＳＩＧ５を出力する。
【００３８】
具体的には、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の少なくとも一方が閾値以上となる範囲において、第１の積分ブロック３１のデジタル信号ＡＤ１が第２の積分ブロック３２のデジタル信号ＡＤ２より大きい場合、２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して進み方向にシフトさせる。一方、第２の積分ブロック３２のデジタル信号ＡＤ２が第１の積分ブロック３１のデジタル信号ＡＤ１より大きい場合、２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して遅れ方向にシフトさせるように、位相制御部７を制御する。上記のようにすることで、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２を等しくして２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングと同期させる。
【００３９】
また、初期同期を取った後、信号捕捉／追尾制御部５０１は、通常状態では第１，２の積分ブロック３１，３２の２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して進む方向又は遅れる方向の何れかの方向に一定シフト量ずつシフトさせるように、位相制御部７を制御するとともに、２つのデジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２の差分（ＡＤ１−ＡＤ２）の極性が反転したか否かを判定する。２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の差分（ＡＤ１−ＡＤ２）の極性が反転したと判定した場合、信号捕捉／追尾制御部５０１は、２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングに対して逆方向に予め設定されたシフト量だけシフトさせるように、位相制御部７を制御する。なお、上記予め設定されたシフト量は、一定シフト量より大きいシフト量である。
【００４０】
このとき、信号捕捉／追尾制御部５０１は、通常状態において、２つの積分期間のタイミングを検波信号ＫのパルスＰに対して進む方向にシフトさせるか、遅れ方向にシフトさせるかを、外部のマイクロコンピュータからの設定によって選択する機能を有している。例えば、積分回路や検波回路などのアナログ回路の雑音の影響から、設計時に比べて想定外の条件により、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係及びシフト方向が異なる条件となった場合であっても、判定を誤ることなく、信号を追尾することが可能であり、誤り率の増大を防止することができる。
【００４１】
閾値設定部５１は、図５に示すように、複数の閾値のレベル（Ｌ１〜Ｌ３）を選択して設定できるようになっている。この閾値設定部５１には、使用者が閾値を選択するための操作部（図示せず）が設けられており、使用者は操作部を用いて閾値Ｌ１〜Ｌ３を事前に設定することができる。また、予め設定された閾値（例えばＬ１）において所定時間内に初期同期を取ることができなかった場合、閾値設定部５１は、上記閾値（Ｌ１）に代えて他の閾値（例えばＬ３）を自動設定する。閾値設定部５１で設定された閾値Ｌ１〜Ｌ３の情報は閾値信号Ｌとして信号到来設定部５３に出力される。
【００４２】
図２に示すベースバンド復号部５２は、同期部５０で同期させられた２つの積分期間の合成期間の中心を検出期間の中心とし、検出期間内のパルスＰの有無を検出して、無線信号に含まれているデータを復号する。具体的には、ベースバンド復号部５２は、加算器４から出力される加算値ＡＤ０が一定値以上であれば「１」と判定し、加算値ＡＤ０が一定値未満であれば「０」と判定することによって復調し、復号信号Ｄｏｕｔとして外部に出力する。
【００４３】
次に、本実施形態の無線受信装置における初期同期の動作について説明する。ここでは、第１の積分ブロック３１と第２の積分ブロック３２のみを用いた場合について説明する。アンテナ１による無線信号の受信が開始された初期状態においては、検波器２２から出力された検波信号ＫのパルスＰ（図４参照）のタイミングと第１，２の積分回路３０１，３０２の積分期間のタイミングとが同期していないので、無線信号の通信フレームＦ１（図３（ａ）参照）のうち連続パルス列Ｆ１１を受信するときに、第１，２の積分回路３０１，３０２のタイミングを検波信号ＫのパルスＰのタイミングと同期させる初期同期処理を行う必要がある。
【００４４】
まず、同期制御部５０２からの制御信号ＳＩＧ４に応じて、位相制御部７が、積分期間をパルスＰに対して進み方向に同時に徐々に変化させる。図５のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２のタイミングは左から右方向に移動していく。２つの積分期間がパルスＰに対して進み方向に変化されていくと、第１のデジタル信号ＡＤ１が大きくなり、その後、第２のデジタル信号ＡＤ２も大きくなっていく。しかし、第１，２のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２は閾値Ｌ３未満であるため、２つの積分期間のタイミングはパルスＰのタイミングに対して進み方向にそのまま変化されていく。その後、第１のデジタル信号ＡＤ１が閾値Ｌ３以上となった場合、第１のデジタル信号ＡＤ１のほうが第２のデジタル信号ＡＤ２より大きいときは、２つの積分期間をパルスＰに対して進み方向に変化し、第２のデジタル信号ＡＤ２のほうが第１のデジタル信号ＡＤ１より大きいときは、２つの積分期間をパルスＰに対して遅れ方向に変化する。その後、第１のデジタル信号ＡＤ１と第２のデジタル信号ＡＤ２が等しくなると、２つの積分期間のタイミングとパルスＰのタイミングとの間で同期が取れたと判断し、初期同期処理を終了する。
【００４５】
続いて、２つの積分期間をパルスＰに対して遅れ方向に同時に徐々に変化する場合について説明する。図５のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２は右から左方向に移動していく。２つの積分期間がパルスＰに対して遅れ方向に変化されていくと、第２のデジタル信号ＡＤ２に歪みがあるため、先に第１のデジタル信号ＡＤ１が大きくなり、その後、第２のデジタル信号ＡＤ２が大きくなっていく。しかし、第１，２のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２は閾値Ｌ３未満であるため、２つの積分期間はパルスＰに対して遅れ方向にそのまま変化されていく。その後、第１，２のデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係が反転し、第２のデジタル信号ＡＤ２が閾値Ｌ３以上なった場合、第２のデジタル信号ＡＤ２のほうが第１のデジタル信号ＡＤ１より大きいときは、２つの積分期間をパルスＰに対して遅れ方向に変化し、第１のデジタル信号ＡＤ１のほうが第２のデジタル信号ＡＤ２より大きいときは、２つの積分期間をパルスＰに対して進み方向に変化する。その後、第１のデジタル信号ＡＤ１と第２のデジタル信号ＡＤ２が等しくなると、２つの積分期間のタイミングとパルスＰのタイミングとの間で同期が取れたと判断し、初期同期処理を終了する。
【００４６】
一方、所定時間内に初期同期が取れなかった場合、本実施形態の無線受信装置は、閾値設定部５１において閾値を設定しなおして、再度、初期同期の動作を行う。
【００４７】
なお、初期同期処理において、積分ブロック３１，３２の積分期間のタイミングを変化させることにより、初期同期を行う例を示したが、ｎ個の積分ブロック３１〜３ｎを用いて、ｎ／２組の積分期間のタイミングを変化させることにより、初期同期を行うようにしてもよい。この場合、１組の積分期間をずらしながら初期同期を行う場合に比べて、初期同期処理の処理時間を約２／ｎにすることができる。
【００４８】
次に、本実施形態の無線受信装置において初期同期処理が行われた後に同期を維持して信号追尾するための動作について説明する。無線送信装置（図示せず）や間欠駆動ゲート生成部６の水晶発信回路の周期の偏差などにより、検波信号ＫのパルスＰ（無線信号のパルス）の周期と、２つの積分期間の周期との間に差異が生じる場合があるため、検波信号ＫのパルスＰ（無線信号のパルス）のタイミングに対して２つの積分期間のタイミングにずれが生じ、このタイミングのずれは時間の経過とともに増大し、同期が取れなくなってしまう。
【００４９】
そこで、本実施形態の無線受信装置では、無線信号の通信フレームＦ１（図３（ａ）参照）のうちビット同期用パルス配列Ｆ１２、ユニークワードＦ１３及びデータ部Ｆ１４において、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２を用いて、２つの積分期間のタイミングがパルスＰのタイミングと同期するように調整する。
【００５０】
具体的には、同期制御部５０２は、通常状態では、２つの積分期間のタイミングを遅れ方向（又は進み方向）に例えば１ナノ秒ずつシフトさせるように制御している。このとき、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の差分（ＡＤ１−ＡＤ２）を算出し、この差分（ＡＤ１−ＡＤ２）の極性を検出する。差分（ＡＤ１−ＡＤ２）の極性が反転したと判断した場合、２つの積分期間のタイミングを逆方向に例えば２ナノ秒シフトさせる。これらの動作を繰り返すことにより、２つの積分期間のタイミングと検波信号ＫのパルスＰのタイミングの同期を維持する。
【００５１】
以上、本実施形態によれば、何れかの積分ブロック３１，３２のデジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２にひずみがあって２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係が本来想定されていない部分で反転する場合であっても、同期部５０で用いられる閾値を設定しなおすことによって、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係の反転が本来想定されていない部分を除いた範囲で初期同期させることができ、パルスロストを防止することができる。つまり、閾値設定部５１において複数の閾値Ｌ１〜Ｌ３が設定可能で、かつ、２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２に対し最適な閾値を選択し、その閾値以上の範囲で積分回路３０１〜３０ｎの積分期間を設定することで、信号獲得直後での判定誤りによるパルスロストを防止することができる。
【００５２】
（実施形態２）
ところで、実施形態１の無線受信装置では、閾値のレベルが通常状態を基準に設定されているため、図６（ｂ）に示すように、デジタル信号が通常状態よりも極端に大きい場合や、２つの積分回路の積分期間のタイミングのずれのばらつきが大きい場合、予め設定されている全ての閾値よりも大きい範囲で、２つのデジタル信号の大小反転が２回発生してしまうため、積分期間のタイミングの変化方向を誤ってしまい、その結果、パルスロストが発生してしまうことがある。
【００５３】
そこで、実施形態２の無線受信装置では、閾値設定部５１が、図６（ａ）に示すように、同期制御部５０２が２つの積分期間のタイミングを変化させたときにおける２つのデジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２の何れか一方の最大値に対して所定の割合（例えば５０％以上９９％以下の何れか）を乗じた値を閾値のレベル（図６（ａ）のＬ４）に自動的に設定する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態の無線受信装置では、初期同期を取る前に同期制御部５０２が積分期間のタイミングを変化させていき、信号到来判定部５００が各タイミングでのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２を検出し、閾値設定部５１がこれらのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２からデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値を求めている。そして、閾値設定部５１は、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値に所定の割合を乗じて閾値に自動設定する。
【００５５】
ところで、閾値設定部５１には、図７に示すように、閾値の下限値ＭＩＮが予め設定されている。閾値設定部５１は、上記自動設定した閾値と上記下限値ＭＩＮとを比較し、図７の閾値Ｌ５のように自動設定した閾値が下限値ＭＩＮ以上の場合、閾値Ｌ５をそのまま用いる一方、図７の閾値Ｌ６のように自動設定した閾値が下限値ＭＩＮを下回る場合、自動設定した閾値Ｌ６ではなく、下限値ＭＩＮを閾値として設定する。
【００５６】
以上、本実施形態によれば、各積分ブロック３１，３２のデジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２の大きさに応じた閾値を決定することができる。その結果、閾値以上で２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２が大小反転する回数を１回にすることができ、初期同期を正常に行うことができる。
【００５７】
また、閾値を下限値より低くしないようにすることによって、雑音をパルスと誤認識することを防止することができるので、パルスとの間で初期同期ができないという課題を解決することができる。
【００５８】
なお、実施形態２の変形例として、初期同期を取る前に積分期間のタイミングを変化させることで、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値を求めるのではなく、前回の初期同期において取得したデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値を記憶し、この記憶されたデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値を用いてもよい。
【００５９】
（実施形態３）
ところで、実施形態２の無線受信装置において、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値に対し、温度環境やゲート信号Ｇ１，Ｇ２のジッタの影響などで、図８（ｂ）に示すように、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値に予め設定された割合を乗じて設定された閾値Ｌ７以上で、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小反転が２回発生した場合、積分期間の変化方向を誤り、初期同期を取ることができず、パルスロストが発生する可能性が高くなる。
【００６０】
そこで、実施形態３の無線受信装置は、閾値設定部５１が、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値に乗ずる割合を可変に設定可能とする。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の閾値設定部５１では、デジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の最大値に対して例えば５０％以上９９％以下の値を閾値として選択設定することができる。つまり、図８（ａ）に示すように、閾値Ｌ８〜閾値Ｌ１０の間を連続的又は閾値Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０と段階的に設定することができる。また、予め設定された閾値において所定時間内に初期同期を取ることができなかった場合、閾値設定部５１は、これまでの割合に代えて他の割合に自動的に変更することで、閾値を設定しなおすことができる。
【００６２】
以上、本実施形態によれば、デジタル信号（積分値）ＡＤ１，ＡＤ２の最大値へ乗ずる割合を変更することによって、最適な閾値を設定することができる。その結果、閾値以上で２つのデジタル信号ＡＤ１，ＡＤ２の大小関係が反転する回数を１回とすることができ、パルスロストを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態１〜３の無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上の無線受信装置における信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】同上の無線受信装置で受信される無線信号を示す図である。
【図４】同上の無線受信装置における同期について説明するための図である。
【図５】実施形態１の無線受信装置における受信エネルギーと閾値との関係を示す図である。
【図６】実施形態２の無線受信装置における受信エネルギーと閾値との関係を示す図である。
【図７】同上の無線受信装置における受信エネルギーと閾値との関係を示す図である。
【図８】実施形態３の無線受信装置における受信エネルギーと閾値との関係を示す図である。
【図９】本願発明の無線受信装置の基本構成における受信エネルギーと閾値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  アンテナ
２  検波ブロック
３１〜３ｎ  積分ブロック
３０１〜３０ｎ  積分回路
５  信号処理部
７  位相制御部
【図１】
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【図２】
0004888354.tif 000003
【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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