CN1969497A - 脉冲无线通信装置 - Google Patents

Abstract

脉冲无线通信装置具备：生成检波信号的检波部；对应外部控制信号选择接收信号和检波信号中的某一个，作为解调对象信号进行输出的切换部；与解调对象信号同步，对应外部控制信号生成不同波形的基准波形信号的基准波形生成部；对应基准波形信号，从解调对象信号生成解调信号的解调部；以及从解调信号通过解码得到接收数据的解码部。该脉冲无线通信装置对应接收同步的状态，联动地切换解调对象信号和基准波形信号。因此，难以牵入低功率的相关位置，可以缩短同步牵入时间。

Description

脉冲无线通信装置

技术领域

本发明涉及对UWB(Ultra Wide Band)等脉冲状的调制信号进行接收、同步的脉冲无线通信装置。

背景技术

特表2003-535552号公报公开了根据基准信号和实施了前后延迟处理的各信号的相关跟踪同步，对脉冲无线通信装置中的接收脉冲信号进行同步的方法。

图18是表示现有的脉冲无线通信装置的结构的方框图。现有的脉冲无线通信装置1000由对天线1001接收到的RF信号进行放大的放大器1002；去除不需要的信号的滤波器1003；对信号进行模拟化的模拟编码部1004、对信号进行分离的分离器1005、1015；对信号进行延迟的多个延迟器1006、1007、1008；对信号进行乘法运算的乘法器1009、1010、1011；对信号进行时间积分的积分器1012、1013、1014；对应相关进行同步判定以及延迟控制的接收同步控制部1017；对信号的相位进行延迟的相位延迟部1018；对相位延迟信号进行调制，通过同一扩频码进行扩频的主接收小波码生成器1016构成。

该脉冲无线通信装置1000通过放大器1002将接收到的RF信号放大为解调所需要的振幅，通过滤波器1003去除频带以外的不需要的频带，并通过模拟编码部1004生成模拟码。然后，通过分离器1005对该模拟码的信号进行分离，由延迟器1006、1007、1008输出三个延迟的信号，即延迟了时间L的信号、延迟了时间L+Y的信号、延迟了时间L-Y的信号。然后，把主接收小波码生成器1016生成的基准脉冲信号通过乘法器1009、1010、1011分别乘以先前三个延迟的信号，并通过积分器1012、1013、1014分别进行与符号相当的时间积分。

而且，现有的脉冲无线通信装置1000通过接收同步控制部1017，对应各个信号的相关判定同步，一边控制相位延迟部1018进行滑动(sliding)同步，一边生成解码数据1019。此时，接收同步控制部1017以时间L的接收路径信号作为相关的基准，在判定为与时间L的信号相比时间L+Y的信号为高的相关值时，控制相位延迟部1018来减慢跟踪周期。相反，接收同步控制部1017在判定为时间L-Y的信号为高的相关值时，控制相位延迟部1018来加快跟踪周期。如此，接收同步控制部1017进行调整以使与发送符号率同步。

这样，现有的脉冲无线通信装置接收通过CDMA(Code Division MultipleAccess：码分多址接入)方式进行扩频的调制信号，对于接收路径信号比较时间上前后的信号与基准脉冲的相关，根据CDMA的逆扩频后的信号跟踪同步。

上述现有的脉冲无线通信装置通过小波形状的时间上的相关值的比较，判定同步。因此，在由于多径存在多个相关位置时，存在容易错误地牵入低功率的相关位置的问题。

此外，现有的脉冲无线通信装置即使在像接收刚开始后那样相位变动较大的情况下，也通过与同步确立后保持同步时相同的判定波形判定同步确立。因此，同步引用需要时间。

发明内容

本发明的脉冲无线通信装置具备：对接收信号进行包络线检波生成检波信号的检波部；对应外部控制信号选择接收信号和检波信号中的某一个，作为解调对象信号进行输出的切换部；与解调对象信号的相位定时同步，对应外部控制信号生成不同波形的基准波形信号的基准波形生成部；接收解调对象信号的输入，对应基准波形信号生成解调信号的解调部；以及接收解调信号的输入，从接收信号通过解码得到接收数据的解码部。对应接收同步的状态，联动地切换解调对象信号和基准波形信号。

在该脉冲无线通信装置中，对应外部控制信号生成不同波形的基准波形信号，对数据进行解调。此时，在进行同步捕捉时，使基准波形信号的波形宽度宽于接收信号，来对同步位置进行平均化，在同步捕捉后，将基准波形信号的波形切换为与接收信号相似的波形。因此，本发明的脉冲无线通信装置即使在由于多径存在多个相关位置的情况下，也难以将同步向低功率的相关位置等错误的位置牵入。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的结构的方框图。

图2是表示本发明实施方式1的检波部的构成例的方框图。

图3是表示本发明实施方式1的检波部的另一构成例的方框图。

图4是表示本发明实施方式1的基准波形发生部的结构的方框图。

图5是表示本发明实施方式1的解调部的构成例的方框图。

图6是表示本发明实施方式1的解调部的另一构成例的方框图。

图7是表示本发明实施方式1的解调部的另一构成例的方框图。

图8是表示本发明实施方式1的相位比较部的构成例的方框图。

图9是表示本发明实施方式1的相位比较部的另一构成例的方框图。

图10是表示脉冲波形的频率成分波形的例子的特性图。

图11是表示脉冲波形的振幅成分波形的例子的特性图。

图12是表示脉冲波形的例子的特性图。

图13说明生成脉冲波形的动作。

图14是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的另一结构的方框图。

图15是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的另一结构的方框图。

图16是表示本发明实施方式2的基准波形发生部的构成例的方框图。

图17是本发明实施方式2的基准波形发生部内的信号迁移图。

图18是表示现有的脉冲无线通信装置的结构的方框图。

符号说明

100、200、201脉冲无线通信装置

104无线信号

105接收天线

106放大部

107接收信号

108、131检波部

109检波信号

110切换部

111基准波形发生部

112、162基准波形信号

113、133、134、161、176解调部

114解调信号

115基本符号时钟信号

116、136相位比较部

117相位差信号

118定时发生部

119同步定时信号

120解码部

121、165、175同步模式信号

122解调对象信号

123接收数据

150、160、170基准波形生成部

171第一基准波形生成部

172第二基准波形生成部

173第一基准波形信号

174第二基准波形信号

501第一波形生成部

502第二波形生成部

503移相部

504转换器

505混频器

551第一波形生成电路部

552第二波形生成电路部

553合成电路部

701平方电路

702全波整流电路

703信号控制部

704控制信号

705基准时间信号

706、707、708、734、735、738延迟元件

716、717、718、731异或元件

721电压加法运算元件

722、723放大部

730逻辑和元件

732第一控制信号

733第二控制信号

736放大部

751多段延迟脉冲信号生成电路

752信号源信号生成电路

753包络线形成信号生成电路

754合成电路

具体实施方式

(实施方式1)

以下，参照附图对本发明实施方式的脉冲无线通信装置进行说明。在现有的脉冲无线通信装置中，对同步位置的捕捉和同步状态的保持使用单一的相关脉冲波形。与此相对，本实施方式的脉冲无线通信装置对同步位置的捕捉使用宽度宽的脉冲波形来提前同步牵入，对于同步状态的保持使用宽度窄的脉冲波形来提高同步精度。

对本实施方式的脉冲无线通信装置的结构进行说明。

图1是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的结构的方框图。在图1中，脉冲无线通信装置100与接收无线信号104的接收天线105连接，由放大部106、检波部108、切换部110、解调部113、解码部120、基准波形生成部150构成。而且，基准波形生成部150由相位比较部116、定时发生部118、基准波形发生部111构成。

放大部106把从接收天线105提供的RF信号放大至接收处理所需要的振幅，输出接收信号107。

检波部108输入接收信号107，进行包络线检波输出检波信号109。

图2是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的检波部的构成例的方框图。在图2中，检波部108通过平方电路701对接收信号107进行平方检波，作为检波信号109进行输出。

图3是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的检波部的另一构成例的方框图。在图3中，检波部131通过全波整流电路702对接收信号107进行整流，作为检波信号109输出。

切换部110对应输入的同步模式信号121，选择接收信号107和检波信号109中的一方，作为解调对象信号122输出。这里，同步模式信号121是表示“同步牵入”模式和“同步保持”模式中的某一种模式的信号，所述“同步牵入”模式表示还没有捕捉同步的状态，所述“同步保持”模式表示已经捕捉到同步并进行保持的状态。

基准波形发生部111对应输入的同步模式信号121，在同步定时信号119的定时，生成基准波形信号112。基准波形信号112在“同步牵入”模式时，输出与同步牵入适应的脉冲宽度宽的信号波形，在“同步保持”模式时，输出与同步捕捉后的高精度的同步相适应的脉冲宽度窄的信号波形。

图4是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的基准波形发生部的结构的方框图。在图4中，基准波形发生部111由第一波形生成电路部551、第二波形生成电路部552、合成电路部553构成。第一波形生成电路部551由根据同步定时信号119，生成表示基准波形信号112的振幅成分的波形信号，即生成第一波形信号511的第一波形生成部501构成。第二波形生成电路部552由以下部分构成：第二波形生成部502，其生成表示基准波形信号112的频率成分波形的波形信号512；移相部503，其对表示基准波形信号112的频率成分波形的波形信号512的相位进行变更，输出第二波形信号513。合成电路部553由对应同步模式信号121，输出第一波形信号511和一定电压值的信号514中的某一方的转换器504、通过求积对转换器504输出的信号515和第二波形信号513进行合成，输出基准波形信号112的混频器505构成。

解调部113根据解调对象信号122和基准波形信号112的相关生成解调信号114并输出，此外，输出后述的解调对象信号122的基本符号时钟信号115。

图5是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的解调部的构成例的方框图。在图5中，解调部113的相位判定部180对应脉冲相位调制(PulsePhase Modulation：PPM)方式的信号112进行相位判定，生成解调信号114。而且，时钟再生部181再生基本符号时钟信号115。

图6是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的解调部113的另一构成例的方框图。在图6中，解调部133的功率判定部182对应ON/OFF调制(On Off Keying：OOK)方式的信号122，在基准波形信号的定时进行功率判定，生成解调信号114。时钟再生部183生成基本符号时钟信号115。

图7是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的解调部113的另一构成例的方框图。在图7中，解调部134的极性判定部184对应二相(Bi-Phase)调制方式的信号122，在基准波形信号的定时进行极性判定，生成解调信号114。时钟再生部185生成基本符号时钟信号115。

相位比较部116检测基本符号时钟信号115和基准波形信号112的定时的差异，将表示相位的超前或滞后的量的信号作为相位差信号117进行输出。

图8是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的相位比较部的构成例的方框图。在图8中，相位比较部116通过相位差检测部186检测基准波形信号112对于基本符号时钟信号115的相位差，将每个基本符号时钟信号的相位关系作为相位差信号117进行输出。这里，τ是设定用于检测定时差异的比较时间差的延迟量。

此外，在本实施方式的脉冲无线通信装置中，将延迟量τ设为固定值。但是，也可以做成控制延迟量τ，可以改变相位比较的捕捉范围的结构。由此，可以做成利于缩短牵入时间的结构。图9是表示本发明实施方式1的脉冲无线通信装置的相位比较部的另一构成例的方框图。在图9中，相位比较部136与图8的移相比较部116相同，通过相位差检测部187检测基准波形信号112对于基本符号时钟信号115的相位差，将每个基本符号时钟信号的相位关系作为相位差信号117进行输出。但是，相位比较部136通过相位差检测部187可以控制延迟量τ，在这点上不同。

例如，在相位差信号117的输出连续地表示相位的超前(-τ)或滞后(τ)时，控制增大延迟量τ，在交互地表示相位的一致(0)、超前、滞后的情况下，控制减少τ。即，在牵入开始时的相移较大时，可以扩展检测范围缩短牵入时间，此外，在相位牵入后的相位捕捉中，可以缩小检测范围提高相位捕捉精度。如此，通过控制延迟量τ，可以较好地确保相位捕捉精度，同时利于缩短牵入时间。

定时发生部118对应相位差信号117调整相位，生成与发送符号率大体相等的频率的同步定时信号119。

解码部120生成从解调信号114中去除了前导码等数据以外的部分的数据流，作为接收数据123进行输出。此外，同时生成表示“同步牵入”和“同步保持”中的某一种模式的信号，作为同步模式信号121进行输出，所述“同步牵入”表示还没有捕捉同步的状态，所述“同步保持”表示已经捕捉到同步并进行保持的状态。此时，是否已进行同步捕捉的判定根据解调信号114是否生成了规定的数据流进行判断，进行信号生成以使切换两个模式。

通过这样的结构，对本实施方式的脉冲无线通信装置的动作进行说明。

脉冲无线通信装置100在启动后，从还无法捕捉同步的状态，以捕捉同步的第一模式开始动作，对于接收信号107的波形，根据与宽度宽的基准波形的相关对同步定时进行调整来判定同步位置。然后，当捕捉到同步时，以保持同步状态的第二模式进行动作，根据与宽度窄的基准波形的相关对同步定时进行调整来判定同步位置。该动作模式的切换通过解码部120输出同步模式信号121来进行控制。

首先，对从脉冲无线通信装置100启动后到捕捉同步之前的动作进行详细地说明。

脉冲无线通信装置100在启动后，通过解码部120输出表示“同步嵌入”模式的同步模式信号121。此时，切换部110进行设定将检波部108的信号作为解调对象信号122进行输出，此外，基准波形发生部111设定转换器504生成基于第二波形生成部502和移相部503的宽度宽的基准波形信号112。

然后，检波部108对接收信号107进行包络线检波生成检波信号109，切换部110将检波信号109作为解调对象信号122输出给解调部113。解调部113判定解调对象信号122和基准波形发生部111输出的基准波形信号112的相关，将解调对象信号122解调为解调信号114。

但是，在该动作中，基准波形信号112的发生定时需要与接收信号107的符号间隔同步。因此，由解调部113、相位比较部116、定时发生部118以及基准波形发生部111构成的同步控制环确保了基准波形信号112对于接收信号107的符号同步。

即，解调部113生成表示接收信号107的基本符号间隔的基本符号时钟信号115，并将其提供给相位比较部116。相位比较部116检测基准波形信号112对于基本符号时钟信号115的相位关系，将每个基本符号时钟信号115的相位关系作为相位差信号117进行输出。定时发生部118生成对应相位差信号117调整了定时的同步定时信号119，在基准波形发生部111中，对应调整后的同步定时信号119，生成上述基准波形信号112。

通过上述这些动作，脉冲无线通信装置100通过解调部113，根据与符号同步已经确立的基准波形信号112的相关，对接收信号107进行解调，通过同步控制环和解码部120取得与接收信号107的同步。

然后，对脉冲无线通信装置100在捕捉到同步后，保持同步的动作进行说明。

脉冲无线通信装置100当捕捉到与接收信号107的同步时，通过解码部120输出表示“同步保持”模式的同步模式信号121。此时，切换部110变更设定以使输入接收信号107，此外，基准波形发生部111设定转换器504，以使生成基于第二波形生成部502和第一波形生成部501的宽度窄的基准波形信号112。

然后，切换部110将接收信号107原样地作为解调对象信号122输出，基准波形发生部111输出与接收信号107相似的宽度窄的基准波形信号112。解调部113判定解调对象信号122和基准波形信号112的相关，根据该判定结果将解调对象信号122解调为解调信号114。

但是，在该动作中，基准波形信号112的发生定时需要与接收信号107的符号间隔同步。因此，与捕捉同步时的动作相同，由解调部113、相位比较部116、定时发生部118以及基准波形发生部111构成的同步控制环确保了基准波形信号112对于接收信号107的符号同步。

通过上述这些动作，根据与符号同步已经确立的基准波形信号112的相关，通过解调部113对接收信号107进行解调，通过解码部120取得接收数据123。

然后，对基准波形发生部111生成的基准波形的特性进行说明。脉冲信号的频带的中心频率为F0、频带宽度为W的理想的脉冲波形F(t)由(公式1)来定义。

(公式1)

$F\left(t\right)=\frac{\sin \left(2\mathrm{\πWt}\right)}{\mathrm{\πt}}\cos \left(2\mathrm{\πF}0t\right)$

当在脉冲波形F(t)中设W＝F0时，脉冲波形F(t)的cos项表示频率F0的基准信号，包含sin的项表示振幅在时间上变动、将基准信号在频率F0进行了90度的移相的信号。

图10是表示脉冲波形的频率成分波形的例子的特性图。频率成分波形801表示(公式1)的cos项表示的波形。

图11是表示脉冲波形的振幅成分波形的例子的特性图。振幅成分波形802表示(公式1)的包含sin的项表示的波形。

图12表示脉冲波形的例子的特性图。脉冲波形803表示由(公式1)表示的脉冲波形F(t)。在图12中，脉冲波形803的第一～第五峰值分别是点811～815表示的点的振幅。

图13说明根据频率成分波形和振幅成分波形生成脉冲波形的动作。脉冲波形F(t)(883)是通过积算将频率成分波形(881)和振幅成分波形(882)合成的脉冲波形。

对于理想的脉冲波形(公式1)，本实施方式的脉冲无线通信装置的基准波形发生部111通过第一波形生成部501生成相当于(公式1)中的cos项的波形，通过第二波形生成部502和移相部503生成相当于sin项的波形。而且，通过移相部503，对图10所示的波形801和图11所示的波形802之间的90度的相位进行调整。

而且，基准波形发生部111在同步牵入时，扩大用于相关的基准波形信号112的脉冲宽度粗略地判定同步位置，此外，同时检测多个相关。由此，得到以下效果：降低对接收功率低的路径的相关错误地牵入同步的可能性。

通过这样的结构，本实施方式的脉冲无线通信装置即使在由于多径存在多个相关位置的情况下，也生成与接收信号的脉冲波形相比脉冲宽度宽的基准波形信号。由此，可以使同步位置平均化，可以难以牵入低功率的相关位置。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置生成在基准波形信号主瓣的外部生成逆相关部的基准波形信号，来强调解调部的相关。由此，可以更有效地进行同步牵入。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置在“同步嵌入”模式下进行动作时，通过转换器504输出恒定信号514，混频器505将振幅成分的第二波形信号513作为基准波形信号112进行输出。此时，基准波形信号112的脉冲宽度与接收信号107相比，在W＝F0时为大约两倍的宽度。此时，基准波形信号112比接收信号107宽，当基准波形信号112的主瓣中存在的脉冲信号中存在正负时，由于相互抵消产生功率的下降。因此，本实施方式的脉冲无线通信装置在扩大了基准波形信号112的信号宽度的情况下，把通过检波部108对接收脉冲信号进行包络线检波后的检波信号109作为解调对象。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置，关于接收的信号的调制方式，采取以下的方式：作为对脉冲位置在时间上进行偏移的脉冲相位调制，捕捉并保持同步。但是，采取对应二进制的发送数据反转发生脉冲的相位的二相调制的方式，或者采用ON/OFF调制的方式也可以得到相同的效果。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置采取将脉冲无线通信的结构限定为接收功能的方式。但是，采取搭载发送功能收发脉冲数据的方式也可以得到同样的效果。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置采取以下的方式：在基准波形信号的生成中，根据包络线波形信号生成包络线检波用定时，根据同步定时信号生成同步检波用定时。但是，也可以采用根据包络线波形信号生成同步检波用信号的脉冲位置，根据同步定时信号决定同步检波用信号的频率以及相位的方式。由此，可以缩短脉冲位置、频率、相位的决定时间，可以缩短到通信开始的时间。

这里，对如此构成的脉冲无线通信装置进行说明。图14是表示具备多个基准波形生成部的脉冲无线通信装置的结构的方框图。在图14中，脉冲无线通信装置200具有与图1所示的脉冲无线通信装置100大体相同的结构，但在以下的方面不同。

脉冲无线通信装置200的基准波形生成部160输入接收信号107和检波信号109，生成具有与接收信号107的相位定时同步的脉冲相位、检波信号109的脉冲位置以及频率的基准波形信号162。解调部161根据解调对象信号122和基准波形信号162生成解调信号114，而且，对应此时的解调状况判定接收状态生成同步模式信号165。切换部110切换对应同步模式信号165输出的解调对象信号122。此外，基准波形生成部160对应同步模式信号165切换基准波形信号162的波形。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置采取以下的方式：具备基准波形生成部，对应接收状态根据接收信号和检波信号中的某一个生成基准波形信号。但是，采取具备与接收信号和检波信号的各个信号相对应的多个基准波形生成部，同时生成多个不同的基准波信信号，解调部对应接收状态进行选择的方式也可以得到同样的效果。此外，此时，还可以对应所生成的多个基准波形信号的状态，判定接收状态。

这里，对如此构成的脉冲无线通信装置进行说明。图15是表示具备多个基准波形生成部的脉冲无线通信装置的结构的方框图。在图15中，脉冲无线通信装置201具有与图1所示的脉冲无线通信装置100大体相同的结构。

脉冲无线通信装置201的基准波形生成部170具备第一基准波形生成部171和第二基准波形生成部172。第一基准波形生成部171生成与接收信号107对应的第一基准波形信号173。第二基准波形信号生成部172生成与检波信号109对应的第二基准波形信号174。解调部176对应目前的同步模式选择第一基准波形信号173或第二基准波形信号174，根据解调对象信号122生成解调信号114。此外，解调部176对应解调对象信号122或第一基准波形信号173和第二基准波形信号174的状态，判定接收状态，生成同步模式信号175。切换部110切换对应同步模式信号175输出的解调对象信号122。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置采取解码部对应解调信号判定接收状态，生成同步模式信号的方式。但是，也可以采用如下方式：解调部根据输入的解调对象信号和基准波形信号中的某一方或双方，检测同步定时信号的同步精度在规定的精度以下的情况，生成外部切换信号，切换部对应该外部切换信号将解调对象信号切换为检波信号。该结构的脉冲无线通信装置例如在同步保持模式时，在产生同步偏差、低于同步检波所需要的精度的情况下，暂时切换为与同步牵入模式时相同的包络线检波信号，一边进行解调处理一边再次进行同步牵入。因此，可以一边抑制通信状态的恶化一边继续进行通信。

此外，还可以采取以下模式：解调部探测从同步牵入模式切换为同步保持模式时的同步定时差大于规定值的情况，生成表示误同步检测的同步模式信号，基准波形生成部在精度更高的同步保持模式下生成基准波形信号并进行输出。该结构的脉冲无线通信装置，例如在向同步保持模式进行了切换时，由于多径出现了多个同步定时的情况下，优先进行精度更高的同步保持模式的同步检测。因此，可以避免由于多径引起的误同步。而且，此时，脉冲无线通信装置还可以采取以下的方式：通过分别生成相对于接收信号和检波信号的基准波形的多个基准波形生成部，同时生成多个不同的基准波形信号，并通过解调部对应接收状态进行选择。

此外，关于判定同步定时的差较大的该规定的值，希望对应使用脉冲无线通信装置的应用，设定为不同的值。例如，可以将判定的值设为脉冲宽度的±10％。

此外，可以采取以下的方式：在解调部根据解调信号的波形的变形等判定出出现了多个同步定时时，基准波形生成部缩小基准波形信号的信号宽度。该结构的脉冲无线通信装置不会错误地将多个同步定时检测为一个定时，可以避免误同步。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置根据同步状态是同步牵入模式还是同步保持模式来决定包络线检波和同步检波的切换定时。但是，也可以采取以下的方式：例如，在传送速率低于规定的值时，作为同步牵入模式继续选择包络线检波，在传送速率超过了规定的值时，作为同步保持模式切换为同步检波。该结构的脉冲无线通信装置在传送速率较低时，可以通过简单的结构而且以较低的消耗功率进行动作，即使在传送速率较高的情况下也可以高精度地进行解调。此外，此时，基于传送速率的动作的切换定时可以在脉冲接收装置一侧进行判断，也可以根据来自发送装置一侧的指示进行决定。

关于切换该同步模式时的误码率，希望对应使用脉冲无线通信装置的应用，设定为不同的值。例如，作为误码率的值，可以设定误码率为1/10000。

此外，该包络线检波和同步检波的切换定时可以对应多径的通信环境进行决定。例如，在多径较少时，保持同步牵入模式不变地进行通信，当解调中的误码率超过了规定的比例时，切换为同步保持模式，由此可以避免由于多径引起的通信恶化。此外，此时，动作的切换定时可以由接收装置一侧决定，也可以根据来自发送装置一侧的指示来决定。

(实施方式2)

下面，对本发明第二实施方式的脉冲无线通信装置进行说明。在本实施方式的脉冲无线通信装置中，通过根据同步定时信号生成多个延迟信号，并根据多个延迟信号生成基准波形信号的电路结构，使不精致的同步和相位同步。此外，在本实施方式中，对于生成采取了中心频率F0和带宽W相等的脉冲波形时的脉冲波形的结构进行说明。此时，时间长度T相对于中心频率F0的周期为1/2，即T＝1/(2·F0)。

对本实施方式的脉冲波形生成装置的结构进行说明。

脉冲无线通信装置的结构因为与实施方式1所示的结构大致相同，所以省略对共同部分的说明，仅对差异进行说明。

图16是表示本发明实施方式2的脉冲波形生成装置的基准波形发生部的构成例的方框图。在图16中，基准波形发生部111与图4所示的结构大致相同，由第一波形生成电路部551、第二波形生成电路部552、合成电路部553构成。此外，基准波形发生部111与生成同步定时信号119的定时发生部118和输出同步模式信号121的解码部120相连接，所述同步定时信号119表示应该生成脉冲波形的定时。

第一波形生成电路部551由多段延迟脉冲信号生成电路751、信号源信号生成电路752构成。该多段延迟脉冲信号生成电路751由信号控制部703、延迟元件706、707、708构成，根据同步定时信号119生成多个延迟脉冲信号。此外，信号源信号生成电路752由异或(exclusive-OR)元件716、717、718和电压加法运算元件721以及放大部722、723构成，根据延迟脉冲信号生成表示基准波形信号的频率成分的信号源信号。此外，在以下的说明中，假设由多段延迟脉冲信号生成电路751和信号源信号生成电路752构成第一波形生成部501，来进行说明。

第二波形生成电路部552由包络线形成信号生成电路753构成。该包络线形成信号生成电路753由逻辑和元件730、异或元件731、延迟元件734、735、738以及放大部736、737构成，根据延迟脉冲信号生成表示基准波形信号的振幅成分的包络线形成信号。此外，在以下的说明中，假设由生成定时波形的第二波形生成部502、以及对这些定时波形进行延迟并放大的移相部503构成包络线形成信号生成电路753，来进行说明。

合成电路部553由合成电路754构成。该合成电路754由混频器505和转换器504构成，在同步模式信号为同步牵入模式的情况下，将包络线形成信号作为基准波形信号112进行输出，在为同步保持模式时，对信号源信号和包络线形成信号进行合成，作为基准波形信号112进行输出。

构成多段延迟脉冲信号生成电路751的信号控制部703接收同步定时信号119和控制信号704的输入，仅在控制信号704为高电平值状态(以下记为“H状态”、或“High状态”)时，将同步定时信号119作为基准时间信号705进行输出。此外，在控制信号704成为低电平值状态(以下记为“L状态”、或“Low状态”)时，停止输出。在本实施方式中，信号控制部703通过由反转电路和“与”电路(AND电路)构成的电路结构实现。

延迟元件706、707、708分别将输入信号延迟时间T来输出。将基准时间信号705作为信号A，延迟元件706生成将信号A延迟了时间T的信号B。延迟元件707生成将信号B延迟了时间T的信号C。此外，该信号C作为控制信号704被提供给信号控制部703。延迟元件708生成将信号C延迟了时间T的信号D。

构成信号源信号生成电路752的异或元件716、717、718分别运算输入信号的异或来进行输出。异或元件716进行信号A和信号B的异或运算，异或元件717进行信号B和信号C的异或运算，异或元件718进行信号C和信号D的异或运算，并作为信号K、L、M进行输出。

电压加法运算元件721输出信号K和信号M的电压加法运算值。

放大部722以规定的倍率对信号L进行放大。放大部723以规定的倍率对电压加法运算元件721的输出信号进行放大。然后，第一波形生成部501对放大部722、723的输出信号进行合并，得到第一波形信号Q。

构成包络线形成信号生成部753的第二波形生成部502输出从应该生成脉冲波形的定时开始表示时间0～T和时间3T～4T的第一控制信号732和表示时间T～3T的第二控制信号733。在本实施方式中，第二波形生成部502通过取得信号A和信号C的逻辑和的逻辑和元件730、以及进一步取得与信号B的异或运算结果的异或元件731，生成从应该生成脉冲波形的定时开始表示时间0～T和时间3T～4T的第一控制信号732。此外，信号B作为表示时间T～3T的第二控制信号733，原样地进行输出。

构成移相部503的延迟元件734将第一控制信号732延迟时间T/2，延迟元件735将第二控制信号733延迟时间T/2。

放大部736、737以规定的倍率对各个输入信号进行放大。移相部503对放大部736、737的输出信号进行合并得到第二波形信号R。

延迟元件738将逻辑和元件730的输出A+C延迟时间T/2。

构成合成电路部504的转换器504在输入的同步模式信号121表示“同步牵入”模式的情况下，输出延迟元件738输出的信号739，在表示“同步保持”模式的情况下，输出第一波形生成部501生成的第一波形信号Q。

混频器505混合第一波形信号Q和第二波形信号R，得到希望的脉冲波形信号S，即基准波形信号112。

此外，在后面对本实施方式的放大部722、723、736、737的放大率b、a、β、α的值进行叙述。

通过这样的结构，对本实施方式的脉冲无线通信装置的动作进行说明。

本实施方式的脉冲无线通信装置通过与实施方式1相同的处理捕捉并保持信号的同步。这里，对通过基准波形发生部111生成基准波形信号112的动作进行说明，对于其他的动作省略说明。

基准波形发生部111由定时发生部1118接收表示应该生成基准波形的定时的时间宽度Tau为2T以上、且不满4T的同步定时信号119的输入。构成基准波形发生部111的信号控制部703在控制信号704为H状态的情况下，将同步定时信号119作为基准时间信号705进行输出，在控制信号704为L状态时，停止输出。

延迟元件706、707、708生成将基准时间信号705、即信号A延迟了时间T的信号B，进一步延迟了时间T的信号C，以及进一步延迟了时间T的信号D。这里，将信号C，即表示从生成同步定时信号119开始经过时间2T的信号作为控制信号704，提供给信号控制部703，将基准时间信号705的时间宽度调整为2T。

异或元件716、717、718分别根据信号A、B、C、D生成异或运算结果的信号K、L、M。而且，电压加法运算元件721输出信号K和信号M的电压加法运算值。放大部722将信号L以规定的倍率进行放大，放大部723将电压加法运算元件721的输出信号以规定的倍率进行放大。而且，第一波形生成部501对放大部722、723的输出信号进行合并，生成第一波形信号Q。

此外，第二波形生成部502输出从应该生成基准波形的定时开始表示时间0～T和时间3T～4T的第一控制信号732和表示时间T～3T的第二控制信号733。

延迟元件734将第一控制信号732延迟时间T/2，延迟元件735将第二控制信号733延迟时间T/2，放大部736、737以各规定的倍率对这些延迟后的信号进行放大。而且，移相部503对放大部736、737的输出信号进行合并，得到第二波形信号R。

延迟元件738将逻辑和元件730的输出A+C延迟时间T/2，提供给转换器504。转换器504在输入的同步模式信号121表示“同步牵入”模式的情况下，输出延迟元件738输出的信号739，在表示“同步保持”模式的情况下，输出第一波形信号Q。

最后，混频器505混合转换器504输出的信号和第二波形信号R，得到希望的脉冲波形信号S，即基准波形信号112。

然后，对在本实施方式的脉冲无线通信装置内生成的各个信号进行说明。

图17是本发明第二实施方式的脉冲无线通信装置的基准波形发生部内的信号迁移图。在图17中，信号A、B、C、D分别是时间宽度为2T的信号，以时间差T依次生成。信号K、L、M是分别对信号A和信号B、信号B和信号C、信号C和信号D进行了异或运算后的时间间隔为T、时间宽度为T的脉冲信号，以时间差T依次生成。第一波形信号Q是通过放大器722、723，将信号K、M相加的部分为正，信号L为负来合成的波形，作为每个时间T的重复信号的波形来生成。

第一控制信号732作为进行了(A+C)·B的逻辑运算后的负的信号波形来生成，第二控制信号733作为仅基于信号B的正的信号波形来生成。第二波形信号R相对于第一波形信号Q延迟T/2地生成。延迟元件734、735将第一控制信号732、第二控制信号733延迟T/2。放大部736、737生成一种波形，该波形是把延迟了第一控制信号732的信号作为负的振幅值、把延迟了第二控制信号733的信号作为正的振幅值来合成的波形。

脉冲波形信号S在图17中表示在同步模式信号121为“同步保持”模式时生成的波形，作为将第一波形信号Q和第二波形信号R通过混频器505进行合成后的信号波形来生成。此外，在同步模式信号121为“同步牵入”模式时，输出将信号A+C延迟了时间T/2的信号，即表示第二波形信号R存在的时间的信号，通过混频器505原样地生成脉冲宽度宽的第二波形信号R。

然后，对由本实施方式的脉冲无线通信装置的基准波形发生部111生成的基准波信信号的特性进行说明。

实施方式1所示的脉冲波形F(t)的第一～第五峰值的逻辑值根据(公式1)分别为1.000、-0.214、0.129、-0.091、0.071。对于这样的理想的脉冲波形F(t)，在本实施方式中，以第一波形信号Q将相当于(公式1)中的cos项的波形信号归一化，以第二波形信号R将相当于sin项的信号波形归一化。

此外，将相当于脉冲波形F(t)的各峰值的“同步保持”模式时的基准波形信号的峰值以放大部722、723、736、737的放大率的值进行归一化，特别是为了得到具有精度良好的峰值的基准波形信号，将放大部722、723、736、737的放大率b、a、β、α分别设为-0.214、0.500、-0.603、1.000。此外，这些值中以负值表示放大率的放大部将该值的绝对值作为放大率，在信号输出时，输出将相位进行了反转的信号。此外，这些值可以由与电路的结构对应的计算式来决定，此外，还可以根据构成电路的元件和制造工序条件等，决定并构成有效数值的位数。

由本实施方式的脉冲无线通信装置生成的基准波形信号112的第一～第四峰值为1.000、-0.214、0.129、-0.301。如此，具有接近于可以使脉冲波形F(t)的第一～第三峰值与逻辑一致，第四峰值的误差相对于最大振幅为20％左右的理想波形的特性。此外，在本实施方式中，没有再现第五峰值。

通过如此构成，本实施方式的脉冲无线通信装置为基准波形发生部111不使用发送器的结构，可以从同步定时信号通过多段的延迟元件生成成为脉冲信号源的信号，并可以与形成包络线的信号混合来生成基准波形信号。此外，本实施方式的脉冲无线通信装置特别适于IC化。

此外，本实施方式的脉冲无线通信装置可以恰当地设定混合信号时的放大参数值，在保持同步时，可以生成具有很高精度的峰值的基准波形信号，并解调接收信号。

产业上的可利用性

本发明的脉冲无线通信装置可以削减多径传送环境中的同步牵入的错误，可用于UWB无线装置等使用脉冲通信方式的无线通信设备中。

Claims (17)

1.一种脉冲无线通信装置，其特征在于，

具备：对接收信号进行包络线检波生成检波信号的检波部，

对应外部控制信号选择所述接收信号和所述检波信号中的某一个，作为解调对象信号进行输出的切换部，

与所述解调对象信号的相位定时同步，对应所述外部控制信号生成不同波形的基准波形信号的基准波形生成部，

接收所述解调对象信号的输入，对应所述基准波形信号生成解调信号的解调部，以及

接收所述解调信号的输入，从所述接收信号通过解码得到接收数据的解码部；

对应接收同步的状态，联动地切换所述解调对象信号和所述基准波形信号，对所述接收信号进行同步。

2.根据权利要求1所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述解码部还生成表示接收同步的状态的同步模式信号，作为所述外部控制信号分别输入给所述切换部和所述基准波形生成部。

3.根据权利要求2所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述解码部，作为所述同步模式信号，表示作为未捕捉同步脉冲位置的状态的同步牵入模式，和作为捕捉同步脉冲位置、并保持相位级别的同步的状态的同步保持模式中的某一种模式，

所述切换部在所述同步模式信号为同步牵入模式时，将所述检波信号作为所述解调对象信号进行输出，在为同步保持模式时，将所述接收信号作为所述解调对象信号进行输出，

所述基准波形生成部在所述同步模式信号为同步牵入模式时，把与所述接收信号相比脉冲宽度宽的波形信号作为所述基准波形信号进行输出，在为同步保持模式时，把与所述接收信号相同脉冲宽度的波形信号作为所述基准波形信号进行输出。

4.根据权利要求2所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述解码部，作为所述同步模式信号，表示作为未捕捉同步脉冲位置的状态的同步牵入模式，和作为捕捉同步脉冲位置、并保持相位级别的同步的状态的同步保持模式中的某一种模式，

所述切换部在所述同步模式信号为同步牵入模式时，将所述检波信号作为所述解调对象信号进行输出，在为同步保持模式时，将所述接收信号作为所述解调对象信号进行输出，

所述基准波形生成部在所述同步模式信号为同步牵入模式时，把所述接收信号的包络线波形信号作为所述基准波形信号进行输出，在为同步保持模式时，把所述接收信号的相似波形信号作为所述基准波形信号进行输出。

5.根据权利要求3所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述基准波形生成部具备：

相位比较部，接收表示所述解调对象信号的脉冲定时的基本符号时钟信号的输入，生成表示所述基本符号时钟信号与所述基准波形信号的相位差的相位差信号；

定时发生部，接收所述相位差信号的输入，调整相位生成与发送符号率大体相等的频率的同步定时信号；和

基准波形发生部，接收所述同步定时信号的输入，对应所述同步模式信号生成所述基准波形信号。

6.根据权利要求1所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述基准波形生成部，接收所述接收信号和所述检波信号的输入，生成具有与所述接收信号的相位定时同步的脉冲相位、所述检波信号的脉冲位置、以及所述检波信号的频率的所述基准波形信号。

7.根据权利要求2所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述基准波形生成部具有第一基准波形生成部，其生成具有与所述接收信号的相位定时同步的脉冲相位的第一基准波形信号；和第二基准波形生成部，其生成具有与所述检波信号相同的脉冲位置以及相同的频率的第二基准波形信号，

所述解调部对应目前的同步模式，选择所述第一基准波形信号和所述第二基准波形信号中的某一方，对所述解调对象信号进行解调。

8.根据权利要求1所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述解调部还监视所述基准波形信号相对于解调对象信号的同步精度，在所述同步精度低于规定的值时，生成用于将所述切换部输出的所述解调对象信号切换为所述检波信号的外部切换信号，并作为外部控制信号分别输入给所述切换部和所述基准波形生成部。

9.根据权利要求3所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述解调部检测从所述同步牵入模式切换为所述同步保持模式时的同步定时的差，在所述同步定时的差大于固定的值时，生成用于将所述切换部输出的所述解调对象信号切换为所述检波信号的误同步检测信号，并作为外部控制信号分别输入给所述切换部和所述基准波形生成部，

所述基准波形生成部对应所述误同步检测信号的输入，生成与同步保持模式时的脉冲宽度相比更窄的脉冲宽度的所述基准波形信号。

10.根据权利要求3所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述基准波形发生部具备：

第一波形生成电路部，其接收所述同步定时信号的输入，生成表示所述基准波形信号的振幅成分的第一波形信号；

第二波形生成电路部，其接收所述同步定时信号的输入，生成表示所述基准波形信号的频率成分的第二波形信号；和

合成电路部，在所述同步模式信号为同步牵入模式时，将所述第二波形信号作为所述基准波形信号进行输出，在为同步保持模式时，将所述第一波形信号和所述第二波形信号进行合成作为所述基准波形信号进行输出。

11.根据权利要求1所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述检波部，作为所述检波信号生成所述接收信号的平方信号和所述接收信号的全波整流信号中的某一种信号。

12.根据权利要求10所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述第一波形生成电路部具有：根据所述同步定时信号生成多个延迟脉冲信号的多段延迟脉冲信号生成电路；和根据所述延迟脉冲信号生成表示所述基准波形信号的频率成分的信号源信号的信号源信号生成电路；

所述第二波形生成电路部具有根据所述延迟脉冲信号生成表示所述基准波形信号的振幅成分的包络线形成信号的包络线形成信号生成电路；

所述合成电路部在所述同步模式信号为同步牵入模式时，将所述包络线形成信号作为所述基准波形信号进行输出，在为同步保持模式时，将所述信号源信号和所述包络线形成信号进行合成作为所述基准波形信号进行输出。

13.根据权利要求12所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述多段延迟脉冲信号生成电路根据所生成的所述延迟脉冲信号控制所述同步定时信号的输出，生成全部的信号宽度相同的延迟脉冲信号。

14.根据权利要求12所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述多段延迟脉冲信号生成电路串联地连接具有同一延迟量的多个延迟元件，将抽头输出的信号作为延迟脉冲信号进行输出。

15.根据权利要求12所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述信号源信号生成电路具有以规定的放大率对信号进行放大的多个放大部；

所述多个放大部以规定的放大率分别对根据所述延迟脉冲信号生成的多个信号进行放大，并对放大的各个信号进行合成生成所述信号源信号。

16.根据权利要求12所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述包络线形成信号生成电路具有：延迟量为所述延迟元件的延迟量的1/2的多个调整延迟元件；和以规定的放大率对信号进行放大的多个放大部；

所述调整延迟元件对根据所述延迟脉冲信号生成的多个信号分别进行延迟；

所述多个放大部通过所述放大部以规定的放大率进行放大，对放大的各个信号进行合成，生成对所述信号源信号延迟了所述延迟元件的延迟量的1/2的所述包络线形成信号。

17.根据权利要求15或16所述的脉冲无线通信装置，其特征在于，

所述放大部的放大率设定为正值或负值；

在所述放大率为正值时，输出以放大率的值对输入信号进行放大后的信号；

在所述放大率为负值时，输出以放大率的绝对值对输入信号进行放大，并对相位进行反转后的信号。

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