JP2005012776A - Uwb復調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルス間隔T、パルス変動幅τでPPM変調された受信信号とこの受信信号を時間(T+τ)遅延した信号との相関により信号の有無を検出した第1検出信号を出力する第1遅延検波手段41と、受信信号とこの受信信号を時間(T)遅延した信号との相関により信号の有無を検出した第2検出信号を出力する第2遅延検波手段42と、受信信号とこの受信信号を時間(T−τ)遅延した信号との相関により信号の有無を検出した第3検出信号を出力する第3遅延検波手段43を有し、復調手段19で第1検出信号、第2検出信号および第3検出信号を用いて復調信号を生成する。このように複数の遅延検波を組み合わせることにより、集積回路化に適した回路構成のUWB復調装置を得ることができる。
【選択図】図1
Description
常に連続的な出力を必要とする搬送波を用いない方式であるため、送信に必要な電力が少ない。このため、機器の低消費電力化が可能となる。
VCO、RFフィルタ等のCMOSによる集積回路化が難しいアナログRF部品が不要であり、また回路に厳密な線形性を必要としないため、CMOSによる集積回路化に適しており、機器の小型化、低廉化が容易である。
インパルスを用いた通信であることから、周波数帯域が非常に広い。このため、高速なデータ通信が可能であり、マイクロ波帯(3GHz〜10GHz)を用いたUWB通信では、100Mbps程度の高速データ通信が可能とされている。
河野隆二 「Ultra Widebandが高速伝送できる理由」 日経エレクトロニクス 2002年8月26日 第829号 p.137−144 日経BP社発行
構成によれば、受信動作において送信パルス間隔Tへの同期捕捉が可能になることから、温度変化、あるいはマルチパスの存在による同期ずれを補償して、受信感度特性を向上することができる。
手段と、前記信号検出手段において信号が検出されたとき第2正パルス信号を生成する正パルス発生手段と、前記第1から第3符号信号における負パルスのみを検出し、負パルス検出信号を生成する負パルス検出手段と、正又は負の2値符号を保持し、負パルス検出信号があった場合に、保持している符号と反転した符号の反転パルス信号を出力する反転パルス発生手段と、前記第2正パルス信号と前記反転パルス信号とを混合して第2復調信号を得る第4混合手段とを具備することを特徴とするものである。この構成によれば、集積回路化に適した簡易な構成により、バイフェーズ変調の復調が可能になる。
また、複数の遅延検波の検出結果における相互の時間的ずれにより生じる復調結果のジッタを軽減することにより、本発明の装置における受信感度を向上することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るUWB復調装置の構成を示すブロック図である。アンテナ1は、PPM変調された無線信号を受信して信号増幅手段2に出力する。信号増幅手段2は、アンテナ1で受信された受信信号を後段の回路動作に必要な振幅まで増幅した受信信号3を発生し、第1信号遅延手段4、第2信号遅延手段6、第3信号遅延手段8、第1混合手段5、第2混合手段7および第3混合手段9に出力する。
判定手段22に出力する。判定手段22は、第2検出信号17が検出された場合に、ラッチ手段21に保持されていたのが第1検出信号であった場合は正パルス発生手段23に、ラッチ手段21に保持されていたのが第3検出信号であった場合には負パルス発生手段24にパルス生成のための信号を出力する。正パルス発生手段23は、入力信号があった場合に、正の電圧をもつ正パルス信号25を発生し、合成手段27に出力する。負パルス発生手段24は、入力信号があった場合に、負の電圧をもつ負パルス信号26を発生し、合成手段27に出力する。合成手段27は、正パルス信号25と負パルス信号26を加算し、復調信号20を出力する。
実施の形態2では、PPM変調に、バイフェーズ変調を加えた変調波を受信する例を説明する。
ルス信号をDフリップフロップ113のクロック端子に出力する。Dフリップフロップ113は、反転出力端子をデータ入力端子に接続し、データ出力端子を出力端子として、入力信号があった場合に出力信号の符号を反転させた信号を第4混合手段115に出力する。
図12は、実施の形態3のUWB復調装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、受信において同期を捕捉する構成例である。図1と同一の構成部分には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
2 信号増幅手段
4 第1信号遅延手段
5 第1混合手段
6 第2信号遅延手段
7 第2混合手段
8 第3信号遅延手段
9 第3混合手段
13 第1信号検出手段
14 第2信号検出手段
15 第3信号検出手段
19 復調手段
21 ラッチ手段
22 判定手段
23 正パルス発生手段
24 負パルス発生手段
27 合成手段
41 第1遅延検波手段
42 第2遅延検波手段
43 第3遅延検波手段
51 SR型フリップフロップ
71 クロック手段
72 エッジ検出手段
73 排他的論理和回路
74 D型フリップフロップ
101 第1符号検出手段
102 第2符号検出手段
103 第3符号検出手段
107 第2の復調手段
111 負パルス検出手段
112 信号検出手段
113 Dフリップフロップ
114 正パルス発生手段
115 第4混合手段
201 同期検出手段
204 ラッチ手段
1000 クロック発生手段
1002 遅延手段
Claims (15)
- パルス間隔T、パルス変動幅τでPPM変調された受信信号と前記受信信号を時間(T+τ)遅延した信号との相関により第1検出信号を出力する第1遅延検波部と、受信信号と前記受信信号を時間(T)遅延した信号との相関により第2検出信号を出力する第2遅延検波部と、受信信号と前記受信信号を時間(T−τ)遅延した信号との相関により第3検出信号を出力する第3遅延検波部と、前記第1、第2および第3検出信号を用いて復調信号を生成する復調部を具備することを特徴とするUWB復調装置。
- 前記第1、第2および第3検出信号から遅延時間Tの誤差を検出し、遅延時間Tの補正すべき方向を示す補正信号を生成し、前記補正信号を前記第1、第2および第3遅延検波手段へ出力する同期検出手段を具備し、前記第1、第2および第3遅延検波手段は前記補正信号を用いて遅延時間Tの補正を行うことで同期を回復することを特徴とする請求項1記載のUWB復調装置。
- パルス間隔T、パルス変動幅τでPPM変調された受信信号と前記受信信号を時間(T+τ)遅延した信号とを混合して第1混合信号を生成する第1混合手段と、前記第1混合信号の強度から信号の有無を検出した場合に第1検出信号を生成する第1信号検出手段と、受信信号と前記受信信号を時間(T)遅延した信号とを混合して第2混合信号を生成する第2混合手段と、前記第2混合信号の強度から信号の有無を検出した場合に第2検出信号を生成する第2信号検出手段と、受信信号と前記受信信号を時間(T−τ)遅延した信号とを混合して第3混合信号を生成する第3混合手段と、前記第3混合信号の強度から信号の有無を検出した場合に第3検出信号を生成する第3信号検出手段と、前記第1、第2および第3検出信号の発生タイミングからPPMの変調状態を検出し復調信号を得る復調手段とを具備することを特徴とするUWB復調装置。
- 復調手段は、前記第1および第3検出信号のうち最後に到来した信号を記録するラッチ手段と、前記第1検出信号が検出された場合ならびに、前記第2検出信号が検出されかつ前記ラッチ手段の記録内容が第1検出信号である場合に正パルス信号を生成する正パルス発生手段と、前記第3検出信号が検出された場合ならびに、前記第2検出信号が検出されかつ前記ラッチ手段の記録内容が第3検出信号である場合に負パルス信号を生成する負パルス発生手段と、前記正パルス信号と前記負パルス信号とを加算する合成手段とを具備することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のUWB復調装置。
- 復調手段は、前記第1および第3検出信号のうち最後に到来した信号を記録するラッチ手段と、前記第1検出信号が検出された場合ならびに、前記第2検出信号が検出されかつ前記ラッチ手段の記録内容が第1検出信号の場合に正パルス信号を生成する正パルス発生手段と、前記第3検出信号が検出された場合ならびに、前記第2検出信号が検出されかつ前記ラッチ手段の記録内容が第3検出信号である場合に負パルス信号を生成する負パルス発生手段と、前記正パルス信号と前記負パルス信号を時間τ遅延した信号とを加算する合成手段とを具備することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のUWB復調装置。
- 前記受信信号がPPM変調に加えてバイフェーズ変調された信号であって、更に、前記第1検出信号の符号を検出して第1符号信号を生成する第1符号検出手段と、前記第2検出信号の符号を検出して第2符号信号を生成する第2符号検出手段と、前記第3検出信号の符号を検出して第3符号信号を生成する第3符号検出手段と、前記第1、第2および第3符号信号を用いてバイフェーズ変調を復調する第2復調手段とを具備することを特徴とする請求項3に記載のUWB復調装置。
- 第2復調手段は、前記第1から第3符号信号の信号強度を用いて信号の有無を検出する信
号検出手段と、前記信号検出手段において信号が検出されたとき第2正パルス信号を生成する正パルス発生手段と、前記第1から第3符号信号における負パルスのみを検出し、負パルス検出信号を生成する負パルス検出手段と、正又は負の2値符号を保持し、負パルス検出信号があった場合に、保持している符号と反転した符号の反転パルス信号を出力する反転パルス発生手段と、前記第2正パルス信号と前記反転パルス信号とを混合して第2復調信号を得る第4混合手段とを具備することを特徴とする請求項6に記載のUWB復調装置。 - 前記第1、第2および第3検出信号を用いて遅延時間Tの誤差を検出し、遅延時間Tの補正すべき方向を示す補正信号を生成する同期検出手段を具備し、前記受信信号を遅延させる際に前記補正信号を用いて遅延時間Tの補正を行うことを特徴とする請求項3または6に記載のUWB復調装置。
- 同期検出手段は、第1検出信号をA、第2検出信号をB、第3検出信号をCとしたとき、AとBおよびBとCの組み合わせが検出された後にAが単独で検出された場合に遅延時間Tを増大し、AとBおよびBとCの組み合わせが検出された後にCが単独で検出された場合に遅延時間Tを縮小するための補正信号を生成することを特徴とする請求項8に記載のUWB復調装置。
- パルス間隔T、パルス変動幅τでPPM変調された受信信号と前記受信信号を時間(T+τ)遅延した信号との相関により第1の検出信号を出力する第1の遅延検波手段と、受信信号と前記受信信号を時間(T−τ)遅延した信号との相関により第2の検出信号を出力する第2の遅延検波手段と、前記第1および第2の検出信号を用いて復調信号を生成する復調手段とを具備することを特徴とするUWB復調装置。
- 復調手段は、前記第1および第2の検出信号のうち一方が検出された場合に正、他方が検出された場合に負の信号を復調結果として出力することを特徴とする請求項10記載のUWB復調装置。
- 復調手段は前記第1および第2の検出信号の一方をセット入力、他方をリセット入力とするSR型フリップフロップで構成され、そのデータ出力を復調結果として出力することを特徴とする請求項10または11に記載のUWB復調装置。
- パルス間隔T、パルス変動幅τでPPM変調された受信信号と前記受信信号を時間(T)遅延した信号とを用いて信号の有無を検出して検出信号を出力する遅延検波手段と、前記検出信号を用いて復調信号を生成する復調手段とを具備することを特徴とするUWB復調装置。
- 復調手段は、前記検出信号が入力された場合には時間Tにわたって出力状態を保持し、前記検出信号が検出されなかった場合はT時間ごとに出力信号を反転させることを特徴とする請求項13記載のUWB復調装置。
- 復調手段は、前記検出信号をリセット入力とし、時間T間隔のクロック信号を出力するクロック手段と、クロック信号の符号変化を検出してエッジ検出信号を出力するエッジ検出手段と、前記エッジ検出信号とクロック信号の排他的論理和から符号変化信号を出力する排他的論理和手段と、前記符号変化信号をクロック入力とし、データ反転出力をデータ入力とし、データ出力を復調信号として出力するD型フリップフロップとを具備することを特徴とする請求項13記載のUWB復調装置。
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