JP2006094168A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐ノイズ性の低下を抑制しつつ、パルス同期を高速化することができる受信装置を提供する。
【解決手段】 通信フレームを受信するアンテナ２と、同期用パルスのパルス周期内に複数回周期的に設けられたウィンドウ期間において、アンテナ２で受信された同期部の信号レベルの平均値を、取得信号レベルとして取得する平均処理部４４と、各ウィンドウ期間のうち、平均処理部４４により取得された取得信号レベルが、基準値レジスタ４９に記憶された基準値を超えたウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得する同期判定部４６と、同期判定部４６により取得されたパルス同期タイミングに基づいて、アンテナ２で受信された通信フレームからデータを取得するデータ取得部５とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ウルトラワイドバンド通信の受信装置に関する。

近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定の周期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。ＵＷＢ通信の一態様では、搬送波を用いず、例えばパルス幅が１ｎｓｅｃ以下等の極めて細かいパルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものである（例えば、特許文献１参照。）。

図９は、背景技術に係るＵＷＢ通信の受信装置１００を示すブロック図である。図９に示す受信装置１００は、ＵＷＢ通信による送信装置から送られてきたＵＷＢ通信信号を受信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１で受信されたＵＷＢ通信信号を増幅するアンプ１０２と、その送信装置でＵＷＢ通信信号を生成するために用いられたものと同じ既知のＰＮ（Pseudorandom Noise）コードに対応するデコード制御信号を生成するデコーダソース１０３と、受信した信号の各パルスと実質的に等価な波形を有するテンプレート信号のパルス列を含む周期タイミング信号を発生する調整可能時間ベース１０４と、デコード制御信号及び周期タイミング信号に基づき送信装置の既知のＰＮコードと時間的に一致したデコード信号を生成するデコード時間変調器１０５と、アンプ１０２で増幅された受信信号とデコード信号との相関を取って相関電圧を生成する相互相関器１０６と、その相関電圧を調整可能時間ベース１０４へフィードバックするローパスフィルタ１０７と、相関電圧からサブキャリアを除去して受信データを復元するサブキャリア復調器１０８とを備えている。

そして、相互相関器１０６によって、アンプ１０２で増幅された受信信号と、送信装置の既知のＰＮコードと時間的に一致したデコード信号との間で相関が取られることにより、受信信号を復調することができるようになっている。

このように構成された受信装置１００は、所定の周期タイミングに同期して時間軸上に配置されたパルス信号を受信するために、送信されたパルス信号と受信装置１００側の受信タイミングとを同期させるパルス同期を行う必要がある。

図１０は、背景技術に係るパルス同期をとる方法を説明するための説明図である。まず、ＵＷＢ通信の通信フレームは、図１０に示すように、パルス同期を取るためのパルスＰ１を一定周期、例えば２００ｎｓｅｃ間隔で備えている。一方、受信装置１００は、所定の期間、例えば１０ｎｓｅｃのウィンドウ期間においてのみ、ＵＷＢ通信の通信フレームを受信し、ウィンドウ期間内にパルスＰ１を受信するまでウィンドウ期間のタイミングを少しずつ、例えば１０ｎｓｅｃずつずらしながらパルスＰ１のタイミングを探索する。そして、ウィンドウ期間内にパルスＰ１を受信すると、そのウィンドウ期間のタイミングを同期タイミングとして取得することにより、パルス同期を行うようにされている。
特表平１０−５０８７２５号公報

ところで、上述のような受信装置１００では、ウィンドウ期間のタイミングを少しずつずらしながらパルスＰ１のタイミングを探索するので、パルス同期をとるのに時間が掛かるという不都合があった。例えば、パルスＰ１が２００ｎｓｅｃ周期、ウィンドウ期間が１０ｎｓｅｃの場合には、図１０に示すように最大１９回、ウィンドウ期間のタイミングをずらしてパルスＰ１を探索する必要がある。

一方、ウィンドウ期間を大きくすれば、パルス同期をとるのに必要な探索回数は減少し、パルス同期をとるのにかかる時間を短縮することが出来るが、ウィンドウ期間を大きくすると、アンプ１０２から出力される熱雑音や環境ノイズ等を同期用のパルスＰ１と誤って受信する確率が増大し、受信装置１００の耐ノイズ性が低下するという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、耐ノイズ性の低下を抑制しつつ、パルス同期を高速化することができる受信装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る受信装置は、パルス同期を取るためのパルスを周期的に備えた同期部とデータを表すデータ部とを有する通信フレームを受信する受信装置であって、前記通信フレームを受信する受信部と、前記パルスの周期であるパルス周期内に複数回周期的に設けられたウィンドウ期間において、前記受信部で受信された同期部の信号レベルを、取得信号レベルとして取得する信号レベル取得部と、前記各ウィンドウ期間のうち、前記信号レベル取得部により取得された前記取得信号レベルが、予め設定された所定の基準値を超えたウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得する同期タイミング取得部と、前記同期タイミング取得部により取得されたパルス同期タイミングに基づいて、前記受信部で受信された前記データ部からデータを取得するデータ取得部と、を備えることを特徴としている。

また、上述の受信装置において、前記同期タイミング取得部は、前記信号レベル取得部により取得された取得信号レベルと前記基準値とを前記各ウィンドウ期間についてそれぞれ比較する複数の比較部と、前記複数の比較部のうち、前記取得信号レベルが前記基準値を超えた比較部に対応するウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得する同期判定部と、を備えることを特徴としている。

そして、上述の受信装置において、前記信号レベル取得部は、複数の前記パルス周期について、それぞれ対応する前記各ウィンドウ期間において取得された前記信号レベルの平均値を、前記各ウィンドウ期間についての前記取得信号レベルとして取得することを特徴としている。

さらに、上述の受信装置において、前記同期判定部によってパルス同期タイミングが取得されてから、再び前記同期判定部によってパルス同期タイミングが取得されるまでの時間を、前記パルス周期として取得するパルス周期取得部をさらに備え、前記データ取得部は、前記同期タイミング取得部により取得されたパルス同期タイミングと前記パルス周期取得部により取得されたパルス周期とに基づいて、前記受信部で受信された前記データ部からデータを取得するものであることを特徴としている。

また、上述の受信装置において、前記同期判定部によって前記パルス同期タイミングとして取得されたウィンドウ期間について、前記受信部を動作させる動作制御部をさらに備えることを特徴としている。

このような構成の受信装置は、信号レベル取得部によって、パルス周期内に複数回周期的に設けられたウィンドウ期間において、受信部で受信された同期部の信号レベルが取得信号レベルとして取得される。そして、同期タイミング取得部によって、信号レベル取得部により取得された取得信号レベルが予め設定された所定の基準値を超えたウィンドウ期間のタイミングがパルス同期タイミングとして取得される。さらに、データ取得部によって、同期タイミング取得部により取得されたパルス同期タイミングに基づいて、受信部で受信されたデータ部からデータが取得される。これにより、パルス周期内に複数回パルス同期タイミングが探索されるので、ウィンドウ期間を増大させることなくパルス同期タイミングの探索を高速化することができ、耐ノイズ性の低下を抑制しつつパルス同期を高速化することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る通信フレーム２１を示す説明図である。図１（ａ）に示す通信フレーム２１は、パルス同期をとるためのパルスＰ１を周期Ｔ１毎に備えた同期部の一例であるパルス同期ビット列２２と、パルス列で表されたベースバンド信号と同期をとるためのベースバンド同期パルス列２３と、データを表すデータ部の一例であるデータ列２４とを有する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る受信装置１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す受信装置１は、ＵＷＢ通信により通信フレーム２１を表す無線信号を受信する受信部の一例であるアンテナ２と、アンテナ２で受信された無線信号から受信信号ＲＳを復調するパルス復調部３と、パルス復調部３で復調された受信信号ＲＳとパルス同期をとって、その同期タイミングを示すパルス同期信号ＳＹＮをデータ取得部５へ出力する同期タイミング取得部の一例であるパルス同期部４と、パルス復調部３で復調された受信信号ＲＳとパルス同期信号ＳＹＮとに基づいて、受信信号ＲＳからデータを取得し、そのデータを表す受信データＲＤを外部に出力するデータ取得部５とを備えている。

また、パルス復調部３は、アンテナ２で受信された信号を増幅するアンプ３１と、アンプ３１で増幅された信号を濾波するフィルタ３２と、フィルタ３２で濾波された信号を増幅するアンプ３３と、アンプ３３で増幅された信号を検波して受信信号ＲＳをパルス同期部４及びデータ取得部５へ出力する検波器３４とを備えている。

パルス同期部４は、ＡＤ変換器４１と、カウンタ４２と、セレクタ４３と、信号レベル取得部の一例である平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４と、比較部の一例であるコンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４と、同期判定部４６と、例えば水晶発振器からなる基準クロック生成部４７と、動作制御部の一例である位相制御部４８と、基準値レジスタ４９とを備えている。ＡＤ変換器４１は、受信信号ＲＳをデジタル信号に変換し、例えば８ビット（０／ｈ〜ＦＦ／ｈ、「／ｈ」は１６進数を示す）の信号レベル値ＳＬとしてセレクタ４３へ出力する。

位相制御部４８は、図１（ｂ）に示すように、基準クロック生成部４７から出力されたクロック信号に基づきウィンドウ期間を示すウィンドウ制御信号Ｗを、周期Ｔ１内に複数回、例えば４回、周期Ｔ２間隔でアンプ３１，３３、及びカウンタ４２へ出力する。この場合、周期Ｔ１は例えば２００ｎｓｅｃ、周期Ｔ２は例えば周期Ｔ１を４分割した５０ｎｓｅｃ、ウィンドウ制御信号Ｗのパルス幅（ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４）は例えば周期Ｔ２を５分割した１０ｎｓｅｃにされている。そして、アンプ３１，３３は、ウィンドウ制御信号Ｗがハイレベル、すなわちウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の間だけ動作するようになっている。

カウンタ４２は、ウィンドウ制御信号Ｗのパルス数をカウントしてセレクタ４３へ出力する。カウンタ４２は、ゼロから周期Ｔ１内におけるウィンドウ期間の回数−１回、例えばゼロから３までを繰り返しカウントする例えば２ビットのバイナリカウンタにより構成される。セレクタ４３は、複数、例えば４つのウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４においてＡＤ変換器４１で取得された４つの信号レベル値ＳＬを、カウンタ４２から出力されたカウンタ値に応じて複数、例えば４つの平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４へ、それぞれセレクタ出力信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４として出力する。

平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４は、例えばセレクタ４３から出力された信号レベル値ＳＬを記憶する図略のレジスタと、新たにセレクタ４３から出力された信号レベル値ＳＬと前記レジスタに記憶されている信号レベル値ＳＬとを平均する図略の加算器及び除算器により構成されている。そして、平均処理部４４−１は、セレクタ４３から出力されたセレクタ出力信号Ａ１、すなわち対応するウィンドウ期間Ｔｗ１において取得された信号レベル値ＳＬを複数回分、例えば２回分平均し、その平均値Ｂ１を取得信号レベルとしてコンパレータ４５−１へ出力する。同様に、平均処理部４４−２はウィンドウ期間Ｔｗ２について信号レベル値ＳＬの平均値Ｂ２を、平均処理部４４−３はウィンドウ期間Ｔｗ３について信号レベル値ＳＬの平均値Ｂ３を、平均処理部４４−４はウィンドウ期間Ｔｗ４について、信号レベル値ＳＬの平均値Ｂ４を取得信号レベル値として、コンパレータ４５−２，４５−３，４５−４へそれぞれ出力する。

なお、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４を備えず、セレクタ４３からセレクタ出力信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４へそれぞれ出力される構成としてもよい。

コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４は、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４から出力された取得信号レベル値を基準値レジスタ４９に記憶されている基準値、例えば８Ｆ／ｈとそれぞれ比較して、取得信号レベル値が基準値を超えている場合には同期判定部４６への出力信号をハイレベルにし、取得信号レベル値が基準値を超えない場合には同期判定部４６への出力信号をローレベルにする。

なお、コンパレータを複数備えず、単一のコンパレータによって、複数のウィンドウ期間における取得信号レベル値を、順次基準値と比較する構成としてもよい。また、単一の平均処理部によって、順次平均処理を行う構成であってもよい。

同期判定部４６は、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４からの出力信号のうちいずれかがハイレベルであれば、出力信号がハイレベルとなったコンパレータに対応するウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得し、そのパルス同期タイミングを示すパルス同期信号ＳＹＮをデータ取得部５へ出力する。この場合、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４は、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４とそれぞれ対応している。一方、同期判定部４６は、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４からの出力信号がすべてローレベルであれば、同期がとれていないと判断し、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングを変化させてウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のいずれかとパルスＰ１のタイミングとを一致させるべく位相制御部４８へ制御信号を出力し、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングを例えば１０ｎｓｅｃ、遅らせる。

データ取得部５は、例えば図９に示す背景技術に係るＵＷＢ通信の受信装置１００と同様に構成された公知のＵＷＢ受信回路で、同期判定部４６から出力されたパルス同期信号ＳＹＮに基づいて、検波器３４から出力された受信信号ＲＳの時間軸上に配置されたパルス信号を受信し、通信フレーム２１からデータを取得して受信データＲＤとして外部へ出力する。

次に、上述のように構成された受信装置１の動作について説明する。図３は、受信装置１の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。図３において、パルス同期用パルスの周期Ｔ１は２００ｎｓｅｃ、ウィンドウ制御信号Ｗのパルス周期Ｔ２は５０ｎｓｅｃ、すなわち周期Ｔ１内にウィンドウ期間が４回設けられており、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４は１０ｎｓｅｃにされた例を示している。

まず、図３（ａ）において、受信信号ＲＳにおける最初の周期Ｔ１であるサイクルＣＹ１において、ウィンドウ制御信号Ｗがハイレベルとなるウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の期間、アンプ３１，３３が動作し、パルス復調部３で受信された受信信号ＲＳがパルス同期部４及びデータ取得部５へ出力される。この場合、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の期間以外はアンプ３１，３３を動作させないので、消費電力を低減することができる。

次に、図３（ａ）に示すように、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のいずれもパルスＰ１と一致しないので、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のいずれにおいてもＡＤ変換器４１から出力される信号レベル値ＳＬは基準値８Ｆ／ｈ以下、例えば０１／ｈとなる。そうすると、セレクタ４３から平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４へ出力されるセレクタ出力信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４もまた０１／ｈとなり、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４によって、それぞれ信号レベル値として０１／ｈが記憶される。

次に、受信信号ＲＳにおける二番目の周期Ｔ１であるサイクルＣＹ２においてもウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングはサイクルＣＹ１と同じであるため、サイクルＣＹ１と同様に、セレクタ出力信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４として基準値８Ｆ／ｈ以下、例えば０１／ｈが平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４で取得され、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４において、それぞれ記憶されている信号レベル値と新たに取得された信号レベル値との平均値がウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４についての取得信号レベルとしてそれぞれコンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４へ出力される。

そうすると、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４からの出力信号は全てローレベルとなるので、同期判定部４６によって同期がとれていないと判断され、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングを変化せるべく同期判定部４６から位相制御部４８へ制御信号が出力され、位相制御部４８によって、例えば図３（ｂ）に示すように、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のパルス幅と同じ１０ｎｓｅｃだけウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングが遅らせられる。

次に、図３（ｂ）に示すウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングにおいてもパルスＰ１と一致しないので、上記動作と同様にして再び同期判定部４６からの制御信号に応じて、位相制御部４８によって、例えば図３（ｃ）に示すように、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のパルス幅と同じ１０ｎｓｅｃだけウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングが遅らせられる。

さらに、図３（ｃ）に示すウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングにおいてもパルスＰ１と一致しないので、上記動作と同様にして再び同期判定部４６からの制御信号に応じて、位相制御部４８によって、例えば図３（ｄ）に示すように、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のパルス幅と同じ１０ｎｓｅｃだけウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４のタイミングが遅らせられる。

そうすると、図３（ｄ）に示すように、ウィンドウ期間Ｔｗ４のタイミングと、パルスＰ１のタイミングとが一致する。このように、図２に示す受信装置１は、パルス同期用パルスＰ１の周期Ｔ１内に、複数回ウィンドウ期間が設けられ、そのウィンドウ期間それぞれについて、信号レベル値を基準値と比較することによりパルス同期タイミングが探索されるので、タイミング探索のためにウィンドウ期間を変化させる回数を低減することができ、パルス同期を高速化することができる。例えば、パルスＰ１が２００ｎｓｅｃ周期、ウィンドウ期間が１０ｎｓｅｃの場合には、背景技術に係る受信装置１００では、図１０に示すように最大１９回、ウィンドウ期間のタイミングをずらしてパルスＰ１を探索する必要があるのに対し、図２に示す受信装置１は、同条件において、周期Ｔ１内に４回ウィンドウ期間を設けた例において最大３回、ウィンドウ期間のタイミングをずらすことにより、パルスＰ１を探索することができる。

これにより、ウィンドウ期間を増大させることなくパルス同期を高速化することができるので、耐ノイズ性の低下を抑制しつつパルス同期を高速化することができる。この場合、周期Ｔ１内に複数回に分けてウィンドウ期間が設けられるので、例えば周期Ｔ１内におけるウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の合計が背景技術に係る受信装置１００におけるウィンドウ期間と同等であった場合でも、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の各期間は受信装置１００におけるウィンドウ期間よりも小さくなる結果、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４よりも時間幅の大きいノイズがウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の各期間において受信される信号レベル値を低減することができ、耐ノイズ性の低下を抑制することができる。

図４は、パルスＰ１のタイミングとウィンドウ期間Ｔｗ１のタイミングとが一致した場合における受信装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、サイクルＣＹ１１において、ウィンドウ期間Ｔｗ１とパルスＰ１のタイミングが一致しているので、パルス復調部３により受信された受信信号ＲＳがＡＤ変換器４１によってＡＤ変換され、例えば信号レベル値ＳＬ「ＦＥ／ｈ」がセレクタ４３へ出力される。このとき、カウンタ４２のカウンタ値は「０」なので、信号レベル値ＳＬ「ＦＥ／ｈ」は、セレクタ出力信号Ａ１として平均処理部４４−１へ出力され、平均処理部４４−１によって記憶される。

次に、ウィンドウ期間Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の各期間においては、パルス復調部３によりパルスＰ１が受信されないので、ＡＤ変換器４１からセレクタ４３へ出力された信号レベル値ＳＬは、例えば「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」となり、それぞれ各期間におけるカウンタ４２のカウンタ値は「１」「２」「３」なので、信号レベル値ＳＬ「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」は、それぞれセレクタ出力信号Ａ２，Ａ３，Ａ４として平均処理部４４−２，４４−３，４４−４へ出力され、それぞれ平均処理部４４−２，４４−３，４４−４によって記憶される。

次に、サイクルＣＹ１２において、ウィンドウ期間Ｔｗ１とパルスＰ１のタイミングが一致しているので、パルス復調部３により受信された受信信号ＲＳがＡＤ変換器４１によってＡＤ変換され、例えば信号レベル値ＳＬ「ＦＡ／ｈ」がセレクタ４３へ出力される。このとき、カウンタ４２のカウンタ値は「０」なので、信号レベル値ＳＬ「ＦＡ／ｈ」は、セレクタ４３からセレクタ出力信号Ａ１として平均処理部４４−１へ出力され、平均処理部４４−１によって、サイクルＣＹ１１において記憶された信号レベル値ＳＬ「ＦＥ／ｈ」と平均され、その平均値Ｂ１がコンパレータ４５−１によって基準値８Ｆ／ｈと比較される結果、コンパレータ４５−１の出力信号がハイレベルで同期判定部４６へ出力される。

一方、ウィンドウ期間Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の各期間においては、パルス復調部３によりパルスＰ１が受信されないので、ＡＤ変換器４１からセレクタ４３へ出力された信号レベル値ＳＬは、例えば「０３／ｈ」「０２／ｈ」「０８／ｈ」となり、それぞれ各期間におけるカウンタ４２のカウンタ値は「１」「２」「３」なので、信号レベル値ＳＬ「０３／ｈ」「０２／ｈ」「０８／ｈ」は、それぞれセレクタ出力信号Ａ２，Ａ３，Ａ４として平均処理部４４−２，４４−３，４４−４へ出力され、それぞれ平均処理部４４−２，４４−３，４４−４によって、サイクルＣＹ１１において記憶された信号レベル値ＳＬ「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」とそれぞれ平均され、その平均値Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４がコンパレータ４５−２，４５−３，４５−４によって基準値８Ｆ／ｈと比較される結果、コンパレータ４５−２，４５−３，４５−４の出力信号がいずれもローレベルで同期判定部４６へ出力される。

そして、同期判定部４６によって、ウィンドウ期間Ｔｗ１に対応するコンパレータ４５−１の出力信号がハイレベルになったことが検出され、ウィンドウ期間Ｔｗ１のタイミングがパルス同期タイミングとして取得され、そのパルス同期タイミングを示すパルス同期信号ＳＹＮが同期判定部４６からデータ取得部５へ出力され、パルス同期がとられる。

これにより、ウィンドウ期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４それぞれについて、前後２回分の信号レベル値ＳＬが平均され、その平均値に基づいてパルス同期がとられるので、耐ノイズ性を向上させることが出来る。

なお、位相制御部４８は、例えば図５において符号Ｘで示すように、パルス同期がとられた後、パルス同期タイミング以外のウィンドウ期間、例えばウィンドウ期間Ｔｗ１以外についてはウィンドウ制御信号Ｗのパルス信号を出力しない構成としてもよい。これにより、パルス同期タイミング以外のウィンドウ期間、例えばウィンドウ期間Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４では、アンプ３１，３３が動作しないので、消費電力を低減することができる。

また、周期Ｔ１内に設けられるウィンドウ期間の回数は、４回に限られず、複数の回数であればよい。そして、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４によって信号レベル値ＳＬが平均される回数は、前後２回に限られず、３以上のパルス周期について取得された信号レベル値ＳＬの平均値がコンパレータ４５−１，４５−２，４５−３，４５−４へ出力される構成としてもよい。これにより、さらに耐ノイズ性を向上させることが出来る。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る受信装置について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図６に示す受信装置１ａは、パルス同期用パルスＰ１の周期Ｔ１が予め判らない場合に、周期Ｔ１を検出してからパルス同期をとるようにされている。図６に示す受信装置１ａと図２に示す受信装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図６に示す受信装置１ａは、平均処理部４４−１，４４−２，４４−３，４４−４の代わりにＮ個、例えば２５６個のレジスタＲ０，Ｒ１，Ｒ２・・・ＲＮを備える。また、レジスタＲ０，Ｒ１，Ｒ２・・・ＲＮのレジスタ出力信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・ＣＮをそれぞれ基準値レジスタ４９から出力された基準値と比較してその比較結果を同期判定部４６ａへ出力するコンパレータ４５−１，４５−２，４５−３・・・４５−Ｎを備える。また、カウンタ４２ａは、同期判定部４６ａからの制御信号に応じてカウント範囲を変更可能に構成されている。同期判定部４６ａは、パルス周期取得部の一例であり、コンパレータ４５−１，４５−２，４５−３・・・４５−Ｎから、ハイレベルの信号が出力された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値と、その次にハイレベルの信号が出力された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値との差分を、周期Ｔ１として取得し、その差分をカウンタ４２ａのカウント範囲として設定する。

その他の構成は図２に示す受信装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。図７は、図６に示す受信装置１ａの動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、ウィンドウ期間Ｔｗ１とパルスＰ１のタイミングが一致しているので、パルス復調部３により受信された受信信号ＲＳがＡＤ変換器４１によってＡＤ変換され、例えば信号レベル値ＳＬ「ＦＥ／ｈ」がセレクタ４３へ出力される。このとき、カウンタ４２のカウンタ値は「０」なので、信号レベル値ＳＬ「ＦＥ／ｈ」は、セレクタ出力信号Ａ１としてレジスタＲ０へ出力され、レジスタＲ０によって記憶されると共にレジスタ出力信号Ｃ１としてコンパレータ４５−１へ出力される。

そして、コンパレータ４５−１によってレジスタ出力信号Ｃ１、すなわち「ＦＥ／ｈ」と、基準値８Ｆ／ｈとが比較される結果、コンパレータ４５−１の出力信号がハイレベルで同期判定部４６ａへ出力される。そうすると、同期判定部４６ａは、カウンタ４２ａのカウンタ値「０」を読み出して記憶する。

次に、ウィンドウ期間Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４の各期間においては、パルス復調部３によりパルスＰ１が受信されないので、ＡＤ変換器４１からセレクタ４３へ出力された信号レベル値ＳＬは、例えば「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」となり、それぞれ各期間におけるカウンタ４２のカウンタ値は「１」「２」「３」なので、信号レベル値ＳＬ「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」は、それぞれセレクタ出力信号Ａ２，Ａ３，Ａ４としてレジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３へ出力され、レジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３によってそれぞれ記憶されると共にレジスタ出力信号Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４としてコンパレータ４５−２，４５−３，４５−４へ出力される。

そして、コンパレータ４５−２，４５−３，４５−４によってレジスタ出力信号Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、すなわち「０１／ｈ」「０３／ｈ」「０２／ｈ」と、基準値８Ｆ／ｈとが比較される結果、コンパレータ４５−２，４５−３，４５−４の出力信号はローレベルで同期判定部４６ａへ出力される。

次に、ウィンドウ期間Ｔｗ５とパルスＰ１のタイミングが一致しているので、パルス復調部３により受信された受信信号ＲＳがＡＤ変換器４１によってＡＤ変換され、例えば信号レベル値ＳＬ「ＦＡ／ｈ」がセレクタ４３へ出力される。このとき、カウンタ４２のカウンタ値は「４」なので、信号レベル値ＳＬ「ＦＡ／ｈ」は、セレクタ４３からセレクタ出力信号Ａ５としてレジスタＲ４へ出力され、レジスタＲ４によって記憶されると共にレジスタ出力信号Ｃ５としてコンパレータ４５−５へ出力される。

そして、コンパレータ４５−５によってレジスタ出力信号Ｃ５、すなわち「ＦＡ／ｈ」と、基準値８Ｆ／ｈとが比較される結果、コンパレータ４５−５の出力信号がハイレベルで同期判定部４６ａへ出力される。そうすると、同期判定部４６ａは、カウンタ４２ａのカウンタ値「４」を読み出して、ウィンドウ期間Ｔｗ１において記憶していたカウンタ値「０」との差分「４」を、パルス同期用パルスＰ１の周期Ｔ１として取得する。すなわち、コンパレータ４５−１からハイレベルの信号が出力されてパルス同期タイミングが検出された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値と、その次にコンパレータ４５−５からハイレベルの信号が出力されて再びパルス同期タイミングが検出された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値との差分「４」が、周期Ｔ１として取得される。

そして、同期判定部４６ａによって、差分「４」に相当するカウント範囲、すなわち「０〜３」が、カウンタ４２ａのカウント範囲として設定される。そうすると、カウンタ４２ａは、カウント範囲「０〜３」を繰り返しカウントし、以降、受信装置１ａは、図２における受信装置１と同様の動作を行う結果、同期判定部４６によってパルス同期タイミングが取得され、そのパルス同期タイミングを示すパルス同期信号ＳＹＮと、カウント値の差分「４」として取得された周期Ｔ１とが同期判定部４６からデータ取得部５へ出力され、データ取得部５によって、パルス同期信号ＳＹＮと周期Ｔ１とに基づいて、パルス同期がとられ、検波器３４から出力された受信信号ＲＳの時間軸上に配置されたパルス信号が受信され、通信フレーム２１からデータが取得され受信データＲＤとして外部へ出力される。

これにより、パルス同期用パルスＰ１の周期Ｔ１が予め判らない場合に、周期Ｔ１を検出してからパルス同期をとることができる。

なお、位相制御部４８は、例えば図８において符号Ｙで示すように、パルス同期がとられた後、パルス同期タイミング以外のウィンドウ期間、例えばウィンドウ期間Ｔｗ１以外についてはウィンドウ制御信号Ｗのパルス信号を出力しない構成としてもよい。これにより、パルス同期タイミング以外のウィンドウ期間では、アンプ３１，３３が動作しないので、消費電力を低減することができる。

また、同期判定部４６ａは、パルス同期タイミングが検出された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値と、パルス同期タイミングが検出された際のカウンタ４２ａにおけるカウント値との差分「４」を周期Ｔ１として取得する例に限られず、例えば、初めにハイレベルの信号が出力されたコンパレータ４５−１と、次にハイレベルの信号が出力されたコンパレータ４５−５と、におけるコンパレータの識別番号から周期Ｔ１を取得する構成としてもよい。例えば、当該コンパレータの識別番号「４５−５」と「４５−１」との差分「４」を周期Ｔ１として取得してもよい。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る通信フレームの一例を示す説明図である。（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るウィンドウ制御信号Ｗの一例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２に示す受信装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図２に示す受信装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図２に示す受信装置における動作の他の一例を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図６に示す受信装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図６に示す受信装置における動作の他の一例を説明するためのタイミングチャートである。 背景技術に係るＵＷＢ通信の受信装置を示すブロック図である。 図９に示す受信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１，１ａ 受信装置
２ アンテナ
３ パルス復調部
４ パルス同期部
５ データ取得部
２１ 通信フレーム
２２ パルス同期ビット列
２３ ベースバンド同期パルス列
２４ データ列
３１，３３ アンプ
４１ ＡＤ変換器
４２，４２ａ カウンタ
４３ セレクタ
４４−１，４４−２，４４−３，４４−４ 平均処理部
４５−１，４５−２，４５−３〜４５−Ｎ コンパレータ
４６，４６ａ 同期判定部
４７ 基準クロック生成部
４８ 位相制御部
４９ 基準値レジスタ
Ｐ１ パルス
Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３〜ＲＮ レジスタ
ＲＤ 受信データ
ＳＬ 信号レベル値
ＳＹＮ パルス同期信号
Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４ ウィンドウ期間
Ｗ ウィンドウ制御信号

Claims (5)

1. パルス同期を取るためのパルスを周期的に備えた同期部とデータを表すデータ部とを有する通信フレームを受信する受信装置であって、
   前記通信フレームを受信する受信部と、
   前記パルスの周期であるパルス周期内に複数回周期的に設けられたウィンドウ期間において、前記受信部で受信された同期部の信号レベルを、取得信号レベルとして取得する信号レベル取得部と、
   前記各ウィンドウ期間のうち、前記信号レベル取得部により取得された前記取得信号レベルが、予め設定された所定の基準値を超えたウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得する同期タイミング取得部と、
   前記同期タイミング取得部により取得されたパルス同期タイミングに基づいて、前記受信部で受信された前記データ部からデータを取得するデータ取得部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記同期タイミング取得部は、
   前記信号レベル取得部により取得された取得信号レベルと前記基準値とを前記各ウィンドウ期間についてそれぞれ比較する複数の比較部と、
   前記複数の比較部のうち、前記取得信号レベルが前記基準値を超えた比較部に対応するウィンドウ期間のタイミングをパルス同期タイミングとして取得する同期判定部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記信号レベル取得部は、
   複数の前記パルス周期について、それぞれ対応する前記各ウィンドウ期間において取得された前記信号レベルの平均値を、前記各ウィンドウ期間についての前記取得信号レベルとして取得することを特徴とする請求項１又は２記載の受信装置。
4. 前記同期判定部によってパルス同期タイミングが取得されてから、再び前記同期判定部によってパルス同期タイミングが取得されるまでの時間を、前記パルス周期として取得するパルス周期取得部をさらに備え、
   前記データ取得部は、前記同期タイミング取得部により取得されたパルス同期タイミングと前記パルス周期取得部により取得されたパルス周期とに基づいて、前記受信部で受信された前記データ部からデータを取得するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の受信装置。
5. 前記同期判定部によって前記パルス同期タイミングとして取得されたウィンドウ期間について、前記受信部を動作させる動作制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の受信装置。

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