(57)【要約】【課題】マルチパス伝搬が生じる無線通信環境においてパルス信号を正確に復号化することが可能でありながらも、簡単な回路構成であって、低消費電力化を図ることができるパルス受信装置を提供する。【解決手段】同期タイミング生成部２０８によりパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの最適な判定タイミング及び閾値を求めて、これらの判定タイミング及び閾値を判定部２０６に通知し、判定部２０６によりパルス信号区間Ｔｐにおける該判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングし、このサンプリング値を閾値と比較して、パルス信号の値を判定している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を受信するパルス受信装置において、
ビット１のパルス信号区間に該ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングすると共に、ビット０のパルス信号区間に該ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングする信号区間測定手段と、
前記信号区間測定手段によるビット１を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット１格納手段と、
前記信号区間測定手段によるビット０を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット０格納手段と、
前記ビット１格納手段内の各サンプリング値と前記ビット０格納手段内の各サンプリング値とをパルス信号区間における同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値を求める差分計算手段と、
前記差分計算手段により求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定するタイミング取得手段とを備えることを特徴とするパルス受信装置。
【請求項２】
前記信号区間測定手段は、規定のビットパターンの受信に際し、該ビットパターンに含まれるビット１、０のそれぞれのパルス信号区間で周期的なサンプリングを行うことを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項３】
前記信号区間測定手段は、ビット１のパルス信号を受信する度に、ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングし、
前記ビット１格納手段は、前記信号区間測定手段によるビット１を示す受信信号の周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を入力する度に、サンプリングタイミング別に、平均的なサンプリング値を求めて格納することを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項４】
前記信号区間測定手段は、ビット０のパルス信号を受信する度に、ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングし、
前記ビット０格納手段は、前記信号区間測定手段によるビット０を示す受信信号の周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を入力する度に、サンプリングタイミング別に、平均的なサンプリング値を求めて格納することを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項５】
パルス信号からなるフレームの受信開始を検出して、パルス信号の受信開始を前記信号区間測定手段に通知する受信開始検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項６】
前記パルス信号からなるフレームは、情報として復調されるデータ部を含み、
データ部の受信開始を検出して、データ部の受信開始を前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段に通知するデータ開始検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項７】
前記タイミング取得手段により設定されたパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを通知され、パルス信号からなるフレームに含まれるデータ部の受信開始時点より、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングの受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項８】
前記判定手段は、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングして、このサンプリング値をホールドし、このホールドしたサンプリング値からパルス信号のビット値を判定することを特徴とする請求項７に記載のパルス受信装置。
【請求項９】
前記判定手段は、パルス信号区間毎に、受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を周期的に繰り返し求め、通知された判定タイミングで該ビット値を確定して判定することを特徴とする請求項７に記載のパルス受信装置。
【請求項１０】
前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段は、パルス信号からなる一定数のフレームの受信の度に、パルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを設定するための一連の動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項１１】
前記ビット１格納手段及び前記ビット０格納手段は、パルス信号からなる一定数のフレームの受信の度に、既に格納しているサンプリング値全てを一旦クリアしてから、サンプリング値の格納を開始することを特徴とする請求項１０に記載のパルス受信装置。
【請求項１２】
前記信号区間測定手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに起動され、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに停止されることを特徴とする請求項１０に記載のパルス受信装置。
【請求項１３】
前記信号区間測定手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに受信信号の入力を開始し、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに受信信号の入力を停止することを特徴とする請求項１０に記載のパルス受信装置。
【請求項１４】
前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに起動され、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに停止されることを特徴とする請求項１０に記載のパルス受信装置。
【請求項１５】
前記タイミング取得手段により設定されたパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを通知され、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングの受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を判定する判定手段を備え、
前記タイミング取得手段は、前記差分計算手段により求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定すると共に、この最大値となった差分値が求められたビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を閾値として設定し、
前記判定手段は、通知された判定タイミングの受信信号レベルを前記タイミング取得手段により設定された閾値と比較して、パルス信号のビット値を判定することを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項１６】
前記パルス信号は、ＯＯＫ変調又はＰＰＭ変調されたものであることを特徴とする請求項１に記載のパルス受信装置。
【請求項１７】
パルス信号を受信するパルス受信方法において、
ビット１のパルス信号区間に該ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングすると共に、ビット０のパルス信号区間に該ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングする信号区間測定ステップと、
前記信号区間測定ステップでのビット１を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット１格納ステップと、
前記信号区間測定ステップでのビット０を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット０格納ステップと、
前記ビット１格納ステップで格納された各サンプリング値と前記ビット０格納ステップで格納された各サンプリング値とをパルス信号区間における同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値を求める差分計算ステップと、
前記差分計算ステップで求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定するタイミング取得ステップとを含むことを特徴とするパルス受信方法。
【請求項１８】
前記信号区間測定ステップでサンプリングされる受信信号は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報を示すものであることを特徴とする請求項１７に記載のパルス受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＷＢ(Ultra Wide Band)等のパルス信号を受信して、そのビット値を判定するパルス受信装置及びパルス受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢの無線通信方式では、一般的に５００ＭＨｚ以上の極めて広い周波数帯域を用いて、データの送受信を行なっており、その使用周波数帯域において送信信号の放射電力を雑音レベル程度の強さにすることで、同じ周波数帯域を使用する他の無線機器と混信することなく無線通信を行うことを可能にする。
【０００３】
ＵＷＢの無線通信方式の１つとして、一定周期毎に、数nsec程度の極短幅のパルスを送受信するというインパルスＵＷＢ（ＵＷＢ-ＩＲ）方式がある。このインパルスＵＷＢ方式は、ＯＦＤＭなどマルチキャリア技術と比較して、シンプルな回路構成により実現可能であり、センサーネットワークなど低消費電力化を必要とする通信アプリケーションでの利用が期待されている。
【０００４】
一方、実際の無線通信環境では、マルチパス伝搬が悪影響を及ぼす。このマルチパス伝搬では、電波信号が異なる複数の伝搬経路を介して送受され、各伝送経路間に行路差があって、遅延伝搬経路が存在する。パルス信号の送受に際し、この遅延伝搬経路を介して送受された信号成分が大幅に遅延すると、この信号成分が次のパルス信号の区間まで影響を及ぼし、符号間干渉を引き起こす。
【０００５】
この符号間干渉を引き起こす干渉電力成分は、略一定レベルの熱雑音と異なり、送信電力に比例して大きくなるため、送信電力を大きくしても、Ｓ／Ｎ（信号対雑音電力比）を向上させることができず、軽減困難な誤りを引き起こす要因となる。
【０００６】
このため、通常のインパルス通信システムでは、想定する環境において符号間干渉が略生じない程度まで、つまりパルス信号の成分が次のパルス信号の区間に遅延しない程度まで、パルス信号の周期を長くして、符号間干渉を回避するようにしている。しかしながら、この対処方法では、通信速度の低速化を招くことになる。よって、受信装置においては、遅延した信号成分に起因する符号間干渉に対して強い耐性を持つ仕組みを持つことが望ましい。
【０００７】
例えば、特許文献１では、通信開始時に伝搬路の特徴を把握し、それに対応したテンプレート波形を作成し、このテンプレート波形と受信信号の波形との相関を求め、この相関結果により受信信号を復号化している。
【特許文献１】特開２００５−３９３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のようにテンプレート波形を用いて、受信信号を復号化するには、テンプレート波形を記憶しておき、受信信号の波形を解析し、テンプレート波形と受信信号の波形との相関を求める必要があり、このためには複雑なデジタル回路を必要とし、回路の消費電力が増大した。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、マルチパス伝搬が生じる無線通信環境においてパルス信号を正確に復号化することが可能でありながらも、簡単な回路構成であって、低消費電力化を図ることができるパルス受信装置及びパルス受信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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の装置は、パルス信号を受信するパルス受信装置において、ビット１のパルス信号区間に該ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングすると共に、ビット０のパルス信号区間に該ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングする信号区間測定手段と、前記信号区間測定手段によるビット１を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット１格納手段と、前記信号区間測定手段によるビット０を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット０格納手段と、前記ビット１格納手段内の各サンプリング値と前記ビット０格納手段内の各サンプリング値とをパルス信号区間における同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値を求める差分計算手段と、前記差分計算手段により求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定するタイミング取得手段とを備えている。
【００１１】
また、前記信号区間測定手段は、規定のビットパターンの受信に際し、該ビットパターンに含まれるビット１、０のそれぞれのパルス信号区間で周期的なサンプリングを行っている。
【００１２】
更に、前記信号区間測定手段は、ビット１のパルス信号を受信する度に、ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングし、前記ビット１格納手段は、前記信号区間測定手段によるビット１を示す受信信号の周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を入力する度に、サンプリングタイミング別に、平均的なサンプリング値を求めて格納している。
【００１３】
また、前記信号区間測定手段は、ビット０のパルス信号を受信する度に、ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングし、前記ビット０格納手段は、前記信号区間測定手段によるビット０を示す受信信号の周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を入力する度に、サンプリングタイミング別に、平均的なサンプリング値を求めて格納している。
【００１４】
更に、パルス信号からなるフレームの受信開始を検出して、パルス信号の受信開始を前記信号区間測定手段に通知する受信開始検出手段を備えている。
【００１５】
また、パルス信号からなるフレームに含まれるデータ部の受信開始を検出して、データ部の受信開始を前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段に通知するデータ開始検出手段を備えている。
【００１６】
更に、前記タイミング取得手段により設定されたパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを通知され、パルス信号からなるフレームに含まれるデータ部の受信開始時点より、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングの受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を判定する判定手段を備えている。
【００１７】
また、前記判定手段は、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングして、このサンプリング値をホールドし、このホールドしたサンプリング値からパルス信号のビット値を判定している。
【００１８】
更に、前記判定手段は、パルス信号区間毎に、受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を周期的に繰り返し求め、通知された判定タイミングで該ビット値を確定して判定している。
【００１９】
また、前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段は、パルス信号からなる一定数のフレームの受信の度に、パルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを設定するための一連の動作を行っている。
【００２０】
更に、前記ビット１格納手段及び前記ビット０格納手段は、パルス信号からなる一定数のフレームの受信の度に、既に格納しているサンプリング値全てを一旦クリアしてから、サンプリング値の格納を開始している。
【００２１】
また、前記信号区間測定手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに起動され、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに停止されている。
【００２２】
更に、前記信号区間測定手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに受信信号の入力を開始し、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに受信信号の入力を停止している。
【００２３】
また、前記信号区間測定手段、前記ビット１格納手段、前記ビット０格納手段、前記差分計算手段、及び前記タイミング取得手段は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報の受信のときに起動され、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに停止されている。
【００２４】
更に、前記タイミング取得手段により設定されたパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングを通知され、パルス信号区間毎に、通知された判定タイミングの受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を判定する判定手段を備え、前記タイミング取得手段は、前記差分計算手段により求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定すると共に、この最大値となった差分値が求められたビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を閾値として設定し、前記判定手段は、通知された判定タイミングの受信信号レベルを前記タイミング取得手段により設定された閾値と比較して、パルス信号のビット値を判定している。
【００２５】
また、前記パルス信号は、ＯＯＫ変調又はＰＰＭ変調されたものである。
【００２６】
一方、本発明の方法は、パルス信号を受信するパルス受信方法において、ビット１のパルス信号区間に該ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングすると共に、ビット０のパルス信号区間に該ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングする信号区間測定ステップと、前記信号区間測定ステップでのビット１を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット１格納ステップと、前記信号区間測定ステップでのビット０を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を格納するビット０格納ステップと、前記ビット１格納ステップで格納された各サンプリング値と前記ビット０格納ステップで格納された各サンプリング値とをパルス信号区間における同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値を求める差分計算ステップと、前記差分計算ステップで求められた各差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定するタイミング取得ステップとを含んでいる。
【００２７】
また、前記信号区間測定ステップでサンプリングされる受信信号は、フレームに含まれる規定のビットパターンからなるプリアンブル情報を示すものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のパルス受信装置によれば、ビット１のパルス信号区間に該ビット１を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングすると共に、ビット０のパルス信号区間に該ビット０を示す受信信号レベルを周期的にサンプリングし、パルス信号区間における同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値を求め、各サンプリングタイミングの差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定している。ここで、マルチパス伝搬の無線通信環境がフレーム期間内で急激に変化しなければ、ビット１の受信信号が繰り返されても、受信信号の波形が殆ど変わることがなく、同様にビット０の受信信号が繰り返されても、受信信号の波形が殆ど変わることがない。従って、パルス信号区間における同一のサンプリングタイミングでは、ビット１のサンプリング値が一定となり、同様にビット０のサンプリング値も一定となる。このため、本発明のようなビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値が最大となったサンプリングタイミング（判定タイミング）では、常に、ビット１、０による受信信号レベルの変化が最大となり、符号間干渉が少ないと考えることができ、両者のサンプリング値の識別を正確かつ容易に行うことができる。すなわち、本発明により求められる判定タイミングを用いることにより、受信信号レベルの識別を正確かつ容易に行うことが可能となる。
【００２９】
また、パルス信号区間における１つの判定タイミングを設定し、パルス信号区間毎に、この判定タイミングで受信信号レベルを判定すれば、格別なデジタル回路を必要とせず、簡単な構成のアナログ回路を適用することができ、消費電力も低く抑えることができる。
【００３０】
例えば、規定のビットパターンの受信に際し、該ビットパターンに含まれるビット１、０のそれぞれのパルス信号区間で周期的なサンプリングを行う。これにより、ビット１のパルス信号区間とビット０のパルス信号区間を区別して、それぞれのサンプリングを行うことが可能となる。規定のビットパターンとしては、１、０の繰り返しパターンや、規定の乱数系列に従って生成された１、０のパターン等がある。
【００３１】
また、ビット１を示す受信信号レベルの周期的なサンプリングにより得られた各サンプリング値を入力する度に、サンプリングタイミング別に、平均的なサンプリング値求めても良い。ビット０を示す受信信号についても、同様にすることができる。この場合は、受信信号の度に、同一サンプリングタイミングのサンプリング値が平均化されて行くので、より正確なサンプリング値を求めることができ、延いてはビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との差分値が最大となるサンプリングタイミング（判定タイミング）を正確に求めることが可能となる。
【００３２】
更に、パルス信号からなるフレームの受信開始を検出しているので、この受信開始の検出時点から受信信号レベルのサンプリングや、この受信信号レベルのサンプリングに引き続く処理を開始することができ、回路を無駄に動作させずに済み、消費電力の低減を図ることができる。
【００３３】
また、パルス信号からなるフレームに含まれるデータ部の受信開始を検出しているので、このデータ部の開始時点から、判定タイミングを用いて、受信信号レベルの判定を行い、データ部を構成する送信信号を復調することが可能となる。また、この時点から、本発明の装置による判定タイミングを求めるための動作を停止しても差し支えなく、この動作を停止することにより消費電力の低減を図ることができる。
【００３４】
例えば、データ部の受信開始時点より、パルス信号区間毎に、設定された判定タイミングの受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を判定して、データ部を構成する送信信号を復調する。
【００３５】
より具体的には、パルス信号区間毎に、設定された判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングして、このサンプリング値をホールドし、このホールドしたサンプリング値からパルス信号のビット値を判定するか、あるいは受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を周期的に繰り返し求め、設定された判定タイミングで該ビット値を確定して判定する。
【００３６】
また、本発明の装置による判定タイミングを求めるための動作は、一定数のフレームの受信の度に行われる。この一定数は、単数であっても複数であっても良い。単数である場合は、フレーム毎に、フレームのプリアンブル情報等を用いて、判定タイミングを求めることになり、また複数である場合は、複数のフレーム毎に、判定タイミングを求めることになる。この場合は、パルス信号からなる一定数のフレームの受信の度に、ビット１格納手段及びビット０格納手段に格納されているサンプリング値全てを一旦クリアする必要がある。
【００３７】
また、フレームのプリアンブル情報の受信のときに、信号区間測定手段を起動するか、信号区間測定手段への受信信号の入力を開始し、このプリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに、信号区間測定手段を停止するか、信号区間測定手段への受信信号の入力を停止して、信号区間測定手段の無駄な動作を回避し、消費電力を低減するのが好ましい。同様に、信号区間測定手段だけではなく、ビット１格納手段、ビット０格納手段、差分計算手段、及びタイミング取得手段についても、フレームのプリアンブル情報の受信のときに起動し、プリアンブル情報に引き続くデータ情報の受信のときに停止して、消費電力を低減するのが好ましい。
【００３８】
また、各サンプリングタイミングの差分値のうちから最大値を選択し、この最大値が求められたサンプリングタイミングをパルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミングとして設定するだけではなく、この最大値となった差分値が求められたビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を閾値として設定している。この場合は、その設定された判定タイミングの受信信号レベルを該閾値と比較して、パルス信号のビット値を判定する。
【００３９】
例えば、パルス信号は、ＯＯＫ変調又はＰＰＭ変調されたものであり、いずれの変調方式であっても本発明を適用することができる。
【００４０】
また、本発明のパルス受信方法は、上記本発明のパルス受信装置と同様の作用効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明のパルス受信装置の第１実施形態を示すブロック図である。また、図２は、本実施形態のパルス受信装置を適用した通信システムを模式的に示す説明図である。
【００４３】
図２の通信システムにおいては、ＵＷＢ(Ultra Wide Band)無線通信方式により複数ビットＢの値を示すそれぞれのパルス信号Ｐを順次通信しており、送信装置２からパルス信号Ｐが電波信号として送信され、この電波信号がパルス受信装置１で受信される。また、各ビットＢの列はフレームを構成するものであり、よって送信装置２からパルス受信装置１へとフレームが送受される。
【００４４】
送信装置２は、一定周期Ｔｐ毎に、所要の周波数マスク内に電力制限されたパルス幅Ｔｗのパルス信号Ｐを生成し、このパルス信号Ｐを各ビットＢの値に従ってＯＯＫ変調（オンオフキーイング変調）して、このＯＯＫ変調されたパルス信号Ｐを電波信号として送信する。尚、送信装置２は、いかなる構成のものでも良く、本発明により特定されるものではない。
【００４５】
パルス受信装置１は、電波信号を受信すると、その高周波受信入力から各パルス信号Ｐを順次復調して、これらのパルス信号Ｐから各ビットＢの値を逐次判定する。
【００４６】
図３は、各ビットＢの列からなるフレームの構成を示している。このフレームＰは、同期検出用のプリアンブル部ｐ１と、送信元、受信先、及びフレームの大きさ等のフレーム情報を含むヘッダ部ｐ２と、通信情報を含むペイロード部ｐ３とを含んでいる。プリアンブル部ｐ１は、同期ワードと、データ開始ワードとを含んでいる。
【００４７】
図１に示すようにパルス受信装置１は、受信アンテナ２０１、帯域制限フィルタ２０２（バンドパスフィルタ、ＢＰＦ）、ＬＮＡ部２０３（低雑音増幅器、Low Noise Amplifier）、ＡＧＣ部２０４（自動ゲインコントロール、Automatic Gain Control）、検波部２０５、判定部２０６、ＣＣＡ検出部２０７（Clear Channel Assessment）、同期タイミング生成部２０８、及びデータ開始ワード検出部２０９を備えている。
【００４８】
このパルス受信装置１においては、送信装置２からの電波信号が受信アンテナ２０１で受信されると、この電波信号に対応する高周波受信入力が受信アンテナ２０１から帯域制限フィルタ２０２及びＬＮＡ部２０３を介してＡＧＣ部２０４に加えられる。
【００４９】
ＡＧＣ部２０４は、高周波受信入力レベルに応じて自己の増幅率を制御し、高周波受信入力レベルが一定値になるように該高周波受信入力を増幅制御してから出力しており、高周波受信入力レベルのフィードバック入力を後段の回路から受けて、増幅率の更新を行う。
【００５０】
検波部２０５は、ＡＧＣ部２０４からの高周波受信入力を検波し、例えば高周波受信入力の包絡線レベルに対応するアナログ検波出力を受信信号として出力する。検波部２０５は、包絡線検波やダイオード検波に代表される非同期検波だけではなく、キャリア再生を必要とする同期検波でもよい。この受信信号を積分器に入力することで熱雑音成分の平滑化を行なうような構成にしてもよい。この受信信号は、判定部２０６、ＣＣＡ検出部２０７、及び同期タイミング生成部２０８に加えられる。
【００５１】
尚、同期検波を行なう場合は、電圧制御発振器(ＶＣＯ)や位相動機回路（ＰＬＬ）などを用いたキャリア再生機構が必要となるが、ここでは、そのようなキャリア再生機構が検波部２０５に含まれるものとする。
【００５２】
ＣＣＡ検出部２０７は、検波部２０５からのアナログの受信信号を入力し、この受信信号からフレームに含まれるプリアンブル部を検出し、このプリアンブル部を検出した旨を同期タイミング生成部２０８に通知する。
【００５３】
プリアンブル部ｐ１の検出方法として各種の方法が提案されているので、いずれかの方法を適用すれば良い。例えば、アナログの受信信号レベルと予め設定された閾値とを比較し、受信信号レベルが閾値を超えるか否かに基づいてパルス信号を生成し、このパルス信号をプリアンブル部として検出する。
【００５４】
ここで、プリアンブル部ｐ１を検出するまでは同期タイミング生成部２０８を停止させておき、プリアンブル部検出の旨の通知に応答して同期タイミング生成部２０８を起動させても良い。あるいは、プリアンブル部を検出するまでは同期タイミング生成部２０８への入力を禁止し、プリアンブル部検出の旨の通知に応答して同期タイミング生成部２０８への入力を開始しても構わない。また、プリアンブル部を検出するまでは同期タイミング生成部２０８だけではなく、判定部２０６、同期タイミング生成部２０８、及びデータ開始ワード検出部２０９をも停止させておき、プリアンブル部検出の旨の通知に応答して、各部２０６〜２０９を起動させても良い。これにより、フレーム通信が行われていない期間では各部２０６〜２０９が停止されて、消費電力が低減される。
【００５５】
同期タイミング生成部２０８は、ＣＣＡ検出部２０７からのプリアンブル部検出の旨の通知を受けると、検波部２０５からのアナログの受信信号を入力し、この受信信号に基づいて、パルス信号区間（パルス信号Ｐの１周期Ｔｐに相当する）における受信信号レベルの最適なサンプリングタイミングを求め、このパルス信号区間Ｔｐにおける最適なサンプリングタイミングを判定タイミングとして判定部２０６に通知する。
【００５６】
また、同期タイミング生成部２０８は、アナログの受信信号に基づいて、この受信信号レベルと比較される閾値を求めて設定し、この閾値を判定部２０６に通知する。
【００５７】
判定部２０６は、パルス信号区間Ｔｐにおける最適なサンプリングタイミング及び閾値の通知を受けると、この最適なサンプリングタイミングをパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの判定タイミングとして設定し、パルス信号区間Ｔｐ毎に、その判定タイミングで検波部２０５からのアナログの受信信号レベルをサンプリングして、このサンプリング値をホールドし、この判定タイミングの受信信号レベルのサンプリング値を閾値と比較し、サンプリング値が閾値以上であれば、ビット１を示す２値信号を出力し、またサンプリング値が閾値未満であれば、ビット０を示す２値信号を出力する。
【００５８】
この判定部２０６から出力された２値信号は、データ開始ワード検出部２０９及び次段以降の回路（図示せず）に出力される。
【００５９】
データ開始ワード検出部２０９は、判定部２０６からの２値信号を入力すると、プリアンブル部ｐ１の同期ワードが終了するまで待機して、この同期ワードに引き続くデータ開始ワードを検出し、このデータ開始ワードを検出すると、このデータ開始ワード検出の旨を同期タイミング生成部２０８に通知する。
【００６０】
同期タイミング生成部２０８は、パルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの最適なサンプリングタイミング及び受信信号レベルと比較される閾値を求めることを繰り返して、サンプリングタイミング及び閾値の精度を高めて更新しながら、これらを判定部２０６に通知しており、データ開始ワード検出の旨の通知を受けると、同期ワードが終了することから、サンプリングタイミング及び閾値を求めて通知することを停止する。
【００６１】
従って、判定部２０６は、同期ワードが終了した時点で、最も高精度なサンプリングタイミング及び閾値を通知され、この最も高精度なサンプリングタイミングを判定タイミングとして確定し、最も高精度な閾値も確定する。以降、判定部２０６は、１つのフレームの受信が終了するまで、これらの高精度な判定タイミングと閾値を用いて、受信信号レベルを判定し、ヘッダ部ｐ２及びペイロード部ｐ３を示す２値信号を順次生成して出力して行く。
【００６２】
尚、データ開始ワード検出部２０９によるデータ開始ワードの検出に応答して、同期タイミング生成部２０８を停止させるだけではなく、ＣＣＡ検出部２０７、及びデータ開始ワード検出部２０９そのものも停止させて、消費電力の低減を図っても構わない。
【００６３】
ところで、実際の無線通信環境でマルチパス伝搬が発生すると、電波信号が異なる複数の伝搬経路を介して送受され、これらの伝搬経路のうちの遅延伝搬経路の信号成分が大幅に遅延して、この遅延した信号成分が次のパルス信号区間Ｔｐまで影響を及ぼし、符号間干渉を引き起こすことがある。
【００６４】
例えば、図４（ａ）に示すようにプリアンブル部ｐ１の同期ワードが、値「１」のビットＢ（ビット１）と値「０」のビットＢ（ビット０）を繰り返してなるパターンである場合は、このビットパターンがＯＯＫ変調されると、図４（ｂ）に示すようにビット１のときにだけ１つのパルス信号Ｐが割り振られる。ここでは、最初のパルス信号区間Ｔｐにパルス信号Ｐが割り振られ、次のパルス信号区間Ｔｐにパルス信号Ｐが無く、３番目のパルス信号区間Ｔｐでパルス信号Ｐが割り振られ、以降同様に、奇数番目のパルス信号区間Ｔｐだけにパルス信号Ｐが割り振られる。
【００６５】
仮に、パルス信号Ｐの送受に際し、マルチパス伝搬等が発生しておらず、パルス信号の送受が正常に行われたならば、パルス受信装置１の検波部２０５からは受信信号として図４（ｂ）に示すようなパルス信号Ｐが出力され、判定部２０６によりパルス信号Ｐが復調されて、図４（ａ）に示すような奇数番目のパルス信号区間Ｔｐのビット１と偶数番目のパルス信号区間Ｔｐのビット０からなるプリアンブル部ｐ１の同期ワードが生成出力されることになる。
【００６６】
しかしながら、パルス信号Ｐの送受に際し、マルチパス伝搬が発生すると、遅延伝搬経路を介して伝送されたパルス信号Ｐの信号成分（電波信号成分）が遅延し、検波部２０５から出力された受信信号（パルス信号Ｐ）の波形が変形する。例えば、図４（ｃ）に示すように受信信号の波形が変形して、その信号成分が次のビット０のパルス信号区間Ｔｐまで遅延してしまう。
【００６７】
従って、奇数番目のパルス信号区間Ｔｐだけにパルス信号Ｐが割り振られたにもかかわらず、偶数番目のパルス信号区間Ｔｐにも信号成分が及ぶことになる。そして、この偶数番目のパルス信号区間Ｔｐの信号成分のレベルが高いと、判定部２０６により偶数番目のパルス信号区間Ｔｐのビット１が生成されてしまい、プリアンブル部ｐ１の同期ワードにビット誤りが発生する。
【００６８】
そこで、本実施形態では、同期タイミング生成部２０８によりパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの最適な判定タイミング及び閾値を求めて、これらの判定タイミング及び閾値を判定部２０６に通知し、判定部２０６によりパルス信号区間Ｔｐにおける該判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングし、このサンプリング値を閾値と比較して、パルス信号Ｐの値を判定し、これによりマルチパス伝搬を原因とするビット誤りが生じないようにしている。
【００６９】
次に、同期タイミング生成部２０８の処理、すなわちパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの判定タイミング及び閾値を求めるための処理を詳しく説明する。
【００７０】
図５は、同期タイミング生成部２０８の構成を示すブロック図である。図５に示すように同期タイミング生成部２０８は、ＡＤ変換部５０１、受信レベル取得部５０２、ビット１情報格納部５０３、ビット０情報格納部５０４、差分値算出部５０５、及びタイミング選択部５０６を備えて構成される。
【００７１】
まず、パルス受信装置１では、検波部２０５の検波出力である受信信号に基づいて、パルス信号Ｐに同期する同期信号、つまり図４のパルス信号区間Ｔｐと同期する同期信号を生成し、この同期信号を判定部２０６、ＣＣＡ検出部２０７、同期タイミング生成部２０８、及びデータ開始ワード検出部２０９に加えている。これにより、各部２０６〜２０９相互間の同期処理が可能となる。
【００７２】
ＡＤ変換部５０１は、検波部２０５からの受信信号を入力すると、パルス信号区間Ｔｐ毎に、受信信号レベルを所定のサンプリング周期で順次サンプリングし、パルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの各サンプリング値を逐一出力する。
【００７３】
例えば、図６に示すようにビット１のパルス信号区間Ｔｐで受信信号レベルが実線Ａで示すように変化したとすると、受信信号レベルをサンプリング周期ｔｓでサンプリングして、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）を逐一出力する。また、ビット０のパルス信号区間Ｔｐで受信信号レベルが実線Ｂで示すように変化したとすると、受信信号レベルをサンプリング周期ｔｓでサンプリングして、１６のサンプリング値Ｖ0ｋ（ｋ＝1〜16）を逐一出力する。
【００７４】
尚、ＡＤ変換部５０１からはサンプリング値を示す複数のビットが出力されるが、このビット数は、３〜４ビット程度で十分である。
【００７５】
受信レベル取得部５０２は、パルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）又は１６のサンプリング値Ｖ0ｋ（ｋ＝1〜16）を入力し、１６のサンプリング値Ｖ1ｋをビット１情報格納部５０３に格納し、また１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット０情報格納部５０４に格納する。
【００７６】
例えば、プリアンブル部ｐ１の最初のパルス信号区間Ｔｐにビット１のパルス信号Ｐが割り振られ、次のパルス信号区間Ｔｐにビット０のパルス信号Ｐが割り振られ、以降同様に、ビット１のパルス信号Ｐとビット０のパルス信号Ｐが繰り返されるならば、奇数番目のパルス信号区間Ｔｐをビット１のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット１のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ1ｋをビット１情報格納部５０３に格納し、偶数番目のパルス信号区間Ｔｐをビット０のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット０のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット０情報格納部５０４に格納する。
【００７７】
あるいは、最初のパルス信号区間Ｔｐで得られた１６のサンプリング値と次のパルス信号区間Ｔｐで得られた１６のサンプリング値とを比較し、サンプリング値の平均値や積分値が大きい方のパルス信号区間Ｔｐをビット１のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット１のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ1ｋをビット１情報格納部５０３に格納し、またサンプリング値の平均値や積分値が小さい方のパルス信号区間Ｔｐをビット０のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット０のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット０情報格納部５０４に格納し、以降は、同期ワードの１、０の繰り返し順に応じて、パルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ及び１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４に交互に振り分ける。
【００７８】
また、ビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４が同様の構成であり、次段の差分値算出部５０５では、両者の格納部５０３、５０４内のそれぞれのサンプリング値の相対的な差分値を求めるだけであるから、ビット１のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ1ｋを最初に格納した方をビット１情報格納部５０３として、他方をビット０情報格納部５０４とし、これ以降、パルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ及び１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４に交互に振り分けても良い。
【００７９】
ビット１情報格納部５０３は、ビット１のパルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）を入力し、その度に、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ1ｋを平均して、この平均値をサンプリング値Ｖ1ｋとして格納する。すなわち、各サンプリング値Ｖ11の平均値をサンプリング値Ｖ11とし、各サンプリング値Ｖ12の平均値をサンプリング値Ｖ12とし、……、各サンプリング値Ｖ116の平均値をサンプリング値Ｖ116とする。
【００８０】
同様に、ビット０情報格納部５０４は、ビット０のパルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ0ｋを入力し、その度に、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ0ｋを平均して、この平均値をサンプリング値Ｖ0ｋとして格納する。
【００８１】
差分値算出部５０５は、ビット１情報格納部５０３内の各サンプリング値Ｖ1ｋとビット０情報格納部５０４内の各サンプリング値Ｖ0ｋとをパルス信号区間Ｔｐにおける同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値Ｖ1ｋとビット０のサンプリング値Ｖ0ｋとの差分値Ｖdkを求める。すなわち、サンプリング値Ｖ11とサンプリング値Ｖ01との差分値Ｖd1を求め、サンプリング値Ｖ12とサンプリング値Ｖ02との差分値Ｖd2を求め、……、サンプリング値Ｖ116とサンプリング値Ｖ016との差分値Ｖd16を求める。
【００８２】
そして、差分値算出部５０５は、１６の差分値Ｖd1〜Ｖd16をタイミング選択部５０６に通知する。タイミング選択部５０６は、１６の差分値Ｖd1〜Ｖd16のうちから最大値を求め、この最大値が求められたサンプリングタイミングを判定部２０６に通知する。また、タイミング選択部５０６は、このサンプリングタイミングでのビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を求め、この平均値を閾値として判定部２０６に通知する。
【００８３】
判定部２０６は、最大値が求められたサンプリングタイミング及び閾値の通知を受けると、このサンプリングタイミングをパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの判定タイミングとして設定し、パルス信号区間Ｔｐ毎に、その判定タイミングで検波部２０５からのアナログの受信信号レベルをサンプリングし、この判定タイミングのサンプリング値を閾値と比較し、サンプリング値が閾値以上であれば、ビット１を示す２値信号を出力し、またサンプリング値が閾値未満であれば、ビット０を示す２値信号を出力する。
【００８４】
ここで、マルチパス伝搬の無線通信環境が急激に変化しなければ、繰り返し送受されるビット１の受信信号の波形が殆ど変わることがなく、ビット０の受信信号の波形も殆ど変わることがない。従って、いずれのパルス信号区間Ｔｐにおいても、同一のサンプリングタイミングでは、ビット１のサンプリング値が略一定となり、同様にビット０のサンプリング値も略一定となる。このため、いずれのパルス信号区間Ｔｐにおいても、ビット１のサンプリング値Ｖ1kとビット０のサンプリング値Ｖ0kとの差分値Ｖdkが最大となったサンプリングタイミング（判定タイミング）では、ビット１、０による受信信号レベルの変化が最大となり、符号間干渉の影響が少ないと考えられ、ビット１、０の識別を正確かつ容易に行うことができる。また、このサンプリングタイミングでのビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を閾値として設定し、パルス信号区間Ｔｐ毎に、判定タイミングのサンプリング値を閾値と比較して、サンプリング値の判定を行っているので、受信信号レベルの識別を正確かつ容易に行うことができる。
【００８５】
また、ビット１情報格納部５０３では、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ1ｋを平均して、この平均値を格納し、同様にビット０情報格納部５０４でも、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ0ｋを平均して、この平均値を格納している。従って、繰り返し送受されるビット１、０の受信信号の波形にバラツキがあったとしても、ビット１、０の受信信号の平均的な波形に対応する各サンプリング値Ｖ1ｋ及び各サンプリング値Ｖ0ｋが求められることになり、プリアンブル部ｐ１の最後の方では、これらの値Ｖ1ｋ、Ｖ0ｋの精度が向上する。これに伴って、差分値Ｖdk及び最大値の精度が向上し、更には、判定タイミングの精度も向上し、延いては判定部２０６による受信信号レベルの識別性が向上することになる。
【００８６】
そして、データ開始ワード検出部２０９によりデータ開始ワードが検出されると、同期タイミング生成部２０８が停止されるので、判定部２０６がプリアンブル部ｐ１の最後の方で求められた高精度のサンプリングタイミングを維持することになり、判定部２０６によるヘッダ部ｐ２及びペイロード部ｐ３の復調が高精度で行われ、符号誤りが低減される。
【００８７】
尚、データ開始ワードの検出に応答して同期タイミング生成部２０８が停止されるときに、ビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４内の全てのサンプリング値がクリアされ、次のフレームの受信のときにビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４へのサンプリング値の格納が改めて行われる。これにより、フレーム毎に、判定タイミングと閾値が設定し直される。
【００８８】
このようなパルス受信装置１においては、マルチパス伝搬の無線通信環境にかかわらず、受信信号を正確に復調することができるだけではなく、判定部２０６をアナログ回路で構成することができるので、消費電力の低減を図ることができる。これに対して従来のようにテンプレート波形を記憶しておき、受信信号の波形を解析し、テンプレート波形と受信信号の波形との相関を求めるような方法では、デジタル回路を必要とし、この回路規模が大きくなって、消費電力が増大する。
【００８９】
次に、本発明のパルス受信装置の第２実施形態を説明する。本実施形態のパルス受信装置は、図２の装置と略同様の構成であるが、図２の装置がＯＯＫ変調されたパルス信号Ｐを復調するのに対して、ＰＰＭ変調されたパルス信号を復調しており、このために同期タイミング生成部２０８の代わりに、図７に示すような同期タイミング生成部２０８Ａを適用している。
【００９０】
従って、図１において、送信装置２は、ＰＰＭ変調されたパルス信号を電波信号として送信し、パルス受信装置１は、電波信号を受信して、その高周波受信入力からＰＰＭ変調された各パルス信号Ｐを順次復調し、これらのパルス信号Ｐから各ビットＢの値を逐次判定する。
【００９１】
本実施形態のパルス受信装置１では、ＯＯＫ変調のときと同様に、高周波受信入力を帯域制限フィルタ２０２、ＬＮＡ部２０３、及びＡＧＣ部２０４に通してから、この高周波受信入力を検波部２０５に加え、検波部２０５の検波出力としてアナログの受信信号を得る。このアナログの受信信号は、判定部２０６、ＣＣＡ検出部２０７、及び同期タイミング生成部２０８Ａに加えられる。
【００９２】
ＣＣＡ検出部２０７は、検波部２０５からのアナログの受信信号を入力し、この受信信号からフレームに含まれるプリアンブル部ｐ１を検出し、このプリアンブル部ｐ１を検出した旨を同期タイミング生成部２０８Ａ等に通知する。
【００９３】
同期タイミング生成部２０８Ａは、ＣＣＡ検出部２０７からのプリアンブル部検出の旨の通知を受けると、検波部２０５からのアナログの受信信号を入力し、この受信信号に基づいて、ビット１、０別に、受信信号レベルの最適なサンプリングタイミングを求め、これらのサンプリングタイミングを判定部２０６に通知する。
【００９４】
また、同期タイミング生成部２０８Ａは、ビット１、０別に、アナログの受信信号に基づいて、この受信信号レベルと比較される閾値を求めて設定し、これらの閾値を判定部２０６に通知する。
【００９５】
判定部２０６は、ビット１、０別に、受信信号レベルのサンプリングタイミング及び閾値の通知を受けると、これらのサンプリングタイミングをそれぞれの判定タイミングとして設定し、パルス信号区間Ｔｐ毎に、それぞれの判定タイミングでアナログの受信信号レベルをサンプリングし、これらの判定タイミングのサンプリング値をそれぞれの閾値と比較して、ビット１、０を示す２値信号を生成出力する。
【００９６】
この判定部２０６から出力された２値信号は、データ開始ワード検出部２０９及び次段以降の回路（図示せず）に出力される。
【００９７】
データ開始ワード検出部２０９は、判定部２０６からの２値信号を入力すると、プリアンブル部ｐ１の同期ワードが終了するまで待機して、この同期ワードに引き続くデータ開始ワードを検出し、このデータ開始ワードを検出すると、このデータ開始ワード検出の旨を同期タイミング生成部２０８Ａに通知する。
【００９８】
同期タイミング生成部２０８Ａは、データ開始ワード検出の旨の通知を受けると、同期ワードが終了することから、ビット１、０別に、サンプリングタイミング及び閾値を求めて通知することを停止する。
【００９９】
判定部２０６は、同期ワードが終了した時点で、ビット１、０別に、最も高精度なサンプリングタイミング及び閾値を通知され、これらのサンプリングタイミングをそれぞれの判定タイミングとして確定し、高精度な閾値も確定する。以降、判定部２０６は、これら判定タイミングと閾値を用いて、受信信号レベルを判定し、ヘッダ部ｐ２及びペイロード部ｐ３を示す２値信号を順次生成して出力する。
【０１００】
例えば、図８（ａ）に示すようにプリアンブル部ｐ１が、ビット１とビット０を繰り返してなるパターンである場合は、このビットパターンがＰＰＭ変調されると、図８（ｂ）に示すようにビット１のパルス信号区間Ｔｐにおいては１つのパルス信号Ｐが該区間Ｔｐの開始時点で直ちに割り振られ、ビット０のパルス信号区間Ｔｐにおいては１つのパルス信号Ｐが該区間Ｔｐの開始時点より時間ΔＴだけ遅れて割り振られる。
【０１０１】
仮に、パルス信号Ｐの送受に際し、マルチパス伝搬等が発生しておらず、パルス信号の送受が正常に行われたならば、パルス受信装置１の検波部２０５から図８（ｂ）に示すようなパルス信号Ｐが出力され、判定部２０６によりパルス信号Ｐが復調されて、図８（ａ）に示すようなビットパターンのプリアンブル部ｐ１が生成出力されることになる。
【０１０２】
しかしながら、マルチパス伝搬が発生すると、遅延伝搬経路を介して伝送されたパルス信号Ｐの信号成分（電波信号成分）が遅延し、例えば図８（ｃ）に示すように検波部２０５から出力された受信信号（パルス信号Ｐ）の波形が変形する。
【０１０３】
図８（ｃ）に示すビット１のパルス信号区間Ｔｐにおいては、１つのパルス信号Ｐが該区間Ｔｐの開始時点で直ちに割り振られたにもかかわらず、時間ΔＴだけ遅れたタイミングにも信号成分が及んでおり、この信号成分のレベルが高いと、ビット１、０の判定誤りが発生する。
【０１０４】
そこで、本実施形態では、同期タイミング生成部２０８Ａにより、ビット１、０別に受信信号レベルの最適な判定タイミング及び閾値を求めて、これらの判定タイミング及び閾値を判定部２０６に通知し、判定部２０６により、ビット１、０別にそれぞれの判定タイミングでアナログの受信信号レベルをサンプリングし、これらの判定タイミングのサンプリング値をそれぞれの閾値と比較して、パルス信号Ｐの値を判定している。
【０１０５】
次に、同期タイミング生成部２０８Ａの処理、すなわちパルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの判定タイミング及び閾値を求めるための処理を詳しく説明する。
【０１０６】
図７に示すように同期タイミング生成部２０８Ａは、ＡＤ変換部５０１、受信レベル取得部５０２、ビット１情報格納部５０３、ビット０情報格納部５０４、ビット１差分値算出部８０１、ビット０差分値算出部８０３、ビット１タイミング選択部８０２、及びビット０タイミング選択部８０４を備えて構成されている。尚、図７において、図１の装置と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付している。
【０１０７】
まず、パルス受信装置１では、検波部２０５の検波出力である受信信号に基づいて、パルス信号Ｐに同期する同期信号を生成し、この同期信号を判定部２０６、ＣＣＡ検出部２０７、同期タイミング生成部２０８Ａ、及びデータ開始ワード検出部２０９に加えて、該各部相互間の同期処理を可能にしている。
【０１０８】
ＡＤ変換部５０１は、検波部２０５からの受信信号を入力すると、パルス信号区間Ｔｐ毎に、受信信号レベルを所定のサンプリング周期で順次サンプリングし、パルス信号区間Ｔｐにおける受信信号レベルの各サンプリング値を逐一出力する。
【０１０９】
例えば、図９に示すようにビット１のパルス信号区間Ｔｐに、実線Ａで示す受信信号レベルをサンプリング周期ｔｓでサンプリングして、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）を逐一出力する。また、ビット０のパルス信号区間Ｔｐに、実線Ｂで示す受信信号レベルをサンプリング周期ｔｓでサンプリングして、１６のサンプリング値Ｖ0ｋ（ｋ＝1〜16）を逐一出力する。
【０１１０】
受信レベル取得部５０２は、パルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）又は１６のサンプリング値Ｖ0ｋ（ｋ＝1〜16）を入力し、１６のサンプリング値Ｖ1ｋをビット１情報格納部５０３に格納し、また１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット０情報格納部５０４に格納する。
【０１１１】
例えば、プリアンブル部ｐ１の最初のパルス信号区間Ｔｐにビット１のパルス信号Ｐが割り振られ、次のパルス信号区間Ｔｐにビット０のパルス信号Ｐが割り振られ、以降同様に、ビット１のパルス信号Ｐとビット０のパルス信号Ｐが繰り返されるならば、奇数番目のパルス信号区間Ｔｐをビット１のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット１のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ1ｋをビット１情報格納部５０３に格納し、偶数番目のパルス信号区間Ｔｐをビット０のパルス信号区間Ｔｐとして、このビット０のパルス信号区間Ｔｐにおける１６のサンプリング値Ｖ0ｋをビット０情報格納部５０４に格納する。
【０１１２】
ビット１情報格納部５０３は、ビット１のパルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ1ｋ（ｋ＝1〜16）を入力し、その度に、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ1ｋを平均して、この平均値をサンプリング値Ｖ1ｋとして格納する。
【０１１３】
同様に、ビット０情報格納部５０４は、ビット０のパルス信号区間Ｔｐ毎に、１６のサンプリング値Ｖ0ｋを入力し、その度に、同一のサンプリングタイミング（kの値が同一）の各サンプリング値Ｖ0ｋを平均して、この平均値をサンプリング値Ｖ0ｋとして格納する。
【０１１４】
ビット１差分値算出部８０１は、ビット１情報格納部５０３内の各サンプリング値Ｖ1ｋとビット０情報格納部５０４内の各サンプリング値Ｖ0ｋとをパルス信号区間Ｔｐにおける同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット１のサンプリング値Ｖ1ｋからビット０のサンプリング値Ｖ0ｋを差し引いた差分値Ｖ1dk（＝Ｖ1ｋ−Ｖ0ｋ）を求める。すなわち、Ｖ11−Ｖ01＝Ｖ1d1を求め、Ｖ12−Ｖ02＝Ｖ1d2を求め、……、Ｖ116−Ｖ016＝Ｖ1d16を求める。
【０１１５】
そして、ビット１タイミング選択部８０２は、ビット１差分値算出部８０１により求められた１６の差分値Ｖ1d1〜Ｖ1d16のうちから最大値を求め、この最大値が求められたサンプリングタイミングを判定部２０６に通知する。また、ビット１タイミング選択部８０２は、このサンプリングタイミングでのビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を求め、この平均値を閾値Ｓｈ1として判定部２０６に通知する。
【０１１６】
また、ビット０差分値算出部８０３は、ビット１情報格納部５０３内の各サンプリング値Ｖ1ｋとビット０情報格納部５０４内の各サンプリング値Ｖ0ｋとをパルス信号区間Ｔｐにおける同一のサンプリングタイミング同士で対応させ、同一のサンプリングタイミング毎に、ビット０のサンプリング値Ｖ0ｋからビット１のサンプリング値Ｖ1ｋを差し引いた差分値Ｖ0dk（＝Ｖ0ｋ−Ｖ1ｋ）を求める。すなわち、Ｖ01−Ｖ11＝Ｖ0d1を求め、Ｖ02−Ｖ12＝Ｖ0d2を求め、……、Ｖ016−Ｖ116＝Ｖ0d16を求める。
【０１１７】
そして、ビット０タイミング選択部８０４は、ビット０差分値算出部８０３により求められた１６の差分値Ｖ0d1〜Ｖ0d16のうちから最大値を求め、この最大値が求められたサンプリングタイミングを判定部２０６に通知する。また、ビット０タイミング選択部８０４は、このサンプリングタイミングでのビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を求め、この平均値を閾値Ｓｈ0として判定部２０６に通知する。
【０１１８】
判定部２０６は、ビット１タイミング選択部８０２からのサンプリングタイミング及び閾値Ｓｈ1をビット１の判定のための判定タイミングＴｓ1及び閾値Ｓｈ1として設定し、またビット０タイミング選択部８０４からのサンプリングタイミング及び閾値Ｓｈ0をビット０の判定のための判定タイミングＴｓ0及び閾値Ｓｈ0として設定する。
【０１１９】
そして、判定部２０６は、パルス信号区間Ｔｐ毎に、それらの判定タイミングＴｓ1、Ｔｓ0で検波部２０５からのアナログの受信信号レベルをサンプリングし、これらの判定タイミングＴｓ1、Ｔｓ0のサンプリング値をそれぞれの閾値Ｓｈ1、Ｓｈ0と比較し、判定タイミングＴｓ1のサンプリング値が閾値Ｓｈ1以上であれば、ビット１を示す２値信号を出力し、また判定タイミングＴｓ0のサンプリング値が閾値Ｓｈ0以上であれば、ビット０を示す２値信号を出力する。
【０１２０】
尚、同一のパルス信号区間Ｔｐにおいて各判定タイミングＴｓ1、Ｔｓ0の受信信号レベルがそれぞれの閾値Ｓｈ1、Ｓｈ0以上となる無線通信環境では、受信信号の復調が不可能であると考えられる。
【０１２１】
このようにビット１についての差分値Ｖ1dkが最大となるサンプリングタイミングを判定タイミングＴｓ1として設定すると共に、ビット０についての差分値Ｖ0dkが最大となるサンプリングタイミングを判定タイミングＴｓ0として設定し、パルス信号区間Ｔｐ毎に、各判定タイミングＴｓ1、Ｔｓ0の受信信号レベルを用いて、ビット１、０の判定を行っているので、符号間干渉の影響を回避して、ビット値の判定を正確かつ容易に行うことができる。また、いずれの判定タイミングでも、ビット１のサンプリング値とビット０のサンプリング値との平均値を閾値として用いているので、受信信号レベルの識別を正確かつ容易に行うことができる。
【０１２２】
また、ビット１情報格納部５０３では、各サンプリング値Ｖ1ｋを平均して、この平均値を格納し、同様にビット０情報格納部５０４でも、各サンプリング値Ｖ0ｋを平均して、この平均値を格納しているので、プリアンブル部ｐ１の最後の方では、これらの値Ｖ1ｋ、Ｖ0ｋの精度が向上し、差分値Ｖ1dk、Ｖ0dk及び最大値の精度も向上し、更には、それぞれの判定タイミングＴｓ1、Ｔｓ0の精度も向上し、延いては判定部２０６による受信信号レベルの識別性が向上する。
【０１２３】
そして、データ開始ワード検出部２０９によりデータ開始ワードが検出されて、同期タイミング生成部２０８Ａが停止された後では、判定部２０６がプリアンブル部ｐ１の最後の方で求められた高精度のサンプリングタイミングを維持することになり、判定部２０６によるヘッダ部ｐ２及びペイロード部ｐ３の復調が高精度で行われ、符号誤りが低減される。
【０１２４】
また、上記各実施形態では、フレーム毎に、パルス信号区間における受信信号レベルの判定タイミング及び閾値を求めて設定しているが、１つのフレームについて判定タイミング及び閾値を一旦設定したならば、引き続く幾つかのフレームについては、その判定タイミング及び閾値を援用し、この後の次のフレームの受信のときに判定タイミング及び閾値を更新するようにしても構わない。すなわち、一定数のフレーム毎に、判定タイミング及び閾値を求めて更新する。
【０１２５】
更に、判定部２０６は、判定タイミングで受信信号レベルをサンプリングして、このサンプリング値をホールドし、このホールドしたサンプリング値からパルス信号のビット値を判定しているが、受信信号レベルに基づいてパルス信号のビット値を周期的に繰り返し求め、判定タイミングで該ビット値を確定して判定しても構わない。
【０１２６】
また、フレーム毎に、サンプリング値Ｖ1ｋ及びサンプリング値Ｖ0ｋをビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４に格納したりクリアする代わりに、一定数のフレームにわたり、それらの同期ワードを同期タイミング生成部に取り込んで、サンプリング値Ｖ1ｋ及びサンプリング値Ｖ0ｋをビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４に書き込み続け、サンプリング値Ｖ1ｋの平均値及びサンプリング値Ｖ0ｋの平均値を求めて、判定タイミング及び閾値を設定しても良い。この場合は、一定数のフレーム毎に、ビット１情報格納部５０３及びビット０情報格納部５０４内のサンプリング値を格納したりクリアする。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明のパルス受信装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のパルス受信装置を適用した通信システムを模式的に示す説明図である。
【図３】図２の通信システムで送受されるフレームの構成を示す図である。
【図４】（ａ）はビット列を例示する図であり、（ｂ）はＯＯＫ変調された正常なパルス信号（受信信号）を例示する図であり、（ｃ）はマルチパス伝搬の影響を受けて変形した受信信号波形を示す図である。
【図５】図１のパルス受信装置における同期タイミング生成部の構成を示すブロック図である。
【図６】ＯＯＫ変調された受信信号の波形を例示する図である。
【図７】本発明のパルス受信装置の第２実施形態における同期タイミング生成部の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）はビット列を例示する図であり、（ｂ）はＰＰＭ変調された正常なパルス信号（受信信号）を例示する図であり、（ｃ）はマルチパス伝搬の影響を受けて変形した受信信号波形を示す図である。
【図９】ＰＰＭ変調された受信信号の波形を例示する図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  パルス受信装置
２  送信装置
２０１  受信アンテナ
２０２  帯域制限フィルタ（バンドパスフィルタ、ＢＰＦ）
２０３  ＬＮＡ部（低雑音増幅器、Low Noise Amplifier）
２０４  ＡＧＣ部（自動ゲインコントロール、Automatic Gain Control）
２０５  検波部
２０６  判定部
２０７  ＣＣＡ検出部（Clear Channel Assessment）
２０８、２０８Ａ  同期タイミング生成部
２０９  データ開始ワード検出部
５０１  ＡＤ変換部
５０２  受信レベル取得部
５０３  ビット１情報格納部
５０４  ビット０情報格納部
５０５  差分値算出部
５０６  タイミング選択部
８０１  ビット１差分値算出部
８０２  ビット１タイミング選択部
８０３  ビット０差分値算出部
８０４  ビット０タイミング選択部
【図１】
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【図２】
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【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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