JP2006094169A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベースバンド同期用パルス列における同期信号パターンの繰り返し回数を減少させることにより通信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】 無線信号を受信して通信フレームを復調するパルス復調部３と、ベースバンド同期用パルス列を記憶する記憶部４４と、通信フレームにおけるパルスの周期と同期して記憶部４４のアドレスを生成しつつパルス復調部３により復調されたベースバンド同期用パルス列を記憶部４４に記憶させる記憶制御部４２及びパルス同期カウンタ４５と、記憶部４４に記憶されたベースバンド同期用パルス列において同期信号パターンを探索し、同期信号パターンが探索されたアドレスに基づいて、ベースバンド同期タイミングを取得する同期タイミング取得部４３と、同期タイミング取得部４３から出力されたベースバンド同期信号ＳＹＮに基づいてデータ部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４

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がある（例えば、特許文献１参照。）。

図１２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１２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、受信信号から１ビット毎のデータを取得することができるようになっている。

この場合、ＵＷＢ通信信号から１ビットのデータを復号するためには、受信信号におけるＰＮコードのタイミングに同期したタイミングであるベースバンド同期タイミングを受信信号から取得して、そのベースバンド同期タイミングにおいて、受信信号とデコード信号との間で相関処理を行う必要がある。

そのため、ＵＷＢ通信に用いられる通信フレームには、データを表すパルス列の前に、ベースバンド同期タイミングを表す予め設定された同期信号パターン、例えば、パルスの有り／無しを１／０で表すと「１０００」となるようなパルス信号パターンを所定回数繰り返すベースバンド同期用パルス列が設けられている。そして、受信装置１００は、ＵＷＢ通信信号を受信しつつリアルタイムで受信信号と同期信号パターン「１０００」とを比較し、受信信号と同期信号パターン「１０００」とが一致したタイミングをベースバンド同期タイミングとして取得するようになっている。
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、ＵＷＢ通信信号を受信しつつリアルタイムで受信信号と同期信号パターン「１０００」とを比較してベースバンド同期タイミングを検出するので、例えばノイズや信号パターンの比較処理を行う受信装置１００の動作タイミングとの関係で、受信しつつある受信信号から同期信号パターンを検出し損なってしまう場合がある。そのため、受信装置１００で同期信号パターンを検出し損なってもその後同期信号パターンを検出できるように、同期信号パターンの繰り返し回数を増大させる必要があるため通信フレームの長さが増大し、通信速度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、ベースバンド同期用パルス列における同期信号パターンの繰り返し回数を減少させることにより通信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、パルス列によってデータを表すデータ部と前記データ部における１ビットを識別するためのベースバンド同期タイミングを表す予め設定された同期信号パターンを有するベースバンド同期用パルス列とを備えた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表す無線信号を受信して、前記通信フレームを復調する受信部と、前記ベースバンド同期用パルス列を記憶するための記憶部と、前記通信フレームにおけるパルスの周期と同期して前記記憶部のアドレスを生成しつつ前記受信部により復調された前記ベースバンド同期用パルス列を前記記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において前記同期信号パターンを探索し、前記同期信号パターンが探索されたアドレスに基づいて、前記ベースバンド同期タイミングを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ベースバンド同期タイミングに基づいて、前記受信部で復調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、前記ベースバンド同期用パルス列は、複数の前記同期信号パターンを有し、前記同期タイミング取得部は、前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において、前記同期信号パターンの長さに対応するアドレス分、互いに離れたアドレスに記憶されている値同士の平均値に基づいて前記同期信号パターンを探索す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、前記受信部は、前記無線信号を増幅して前記通信フレームを復調するものであり、前記同期タイミング取得部は、前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において前記同期信号パターンが見つからない場合に、前記受信部における信号増幅率を変化させ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、前記同期信号パターンには、前記ベースバンド同期タイミングと共にベースバンド同期タイミングとは異なる付加情報が付与されており、
前記記憶部に記憶された前記同期信号パターンから、前記付加情報を取得する付加情報取得部をさらに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、前記付加情報は、前記通信フレームを送信した送信装置のアドレスであ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、前記データ部は、暗号化されたデータを表すものであり、前記付加情報は、前記データ部における暗号化されたデータを復号化するための開錠鍵を示す情報であ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、前記開錠鍵のビット数を設定する鍵ビット数設定信号を受信する鍵ビット数設定信号受信部を備え、前記付加情報取得部は、前記記憶部に記憶された前記同期信号パターンから、前記鍵ビット数設定信号受信部により受信された鍵ビット数設定信号で表されるビット数の開錠鍵を取得することを特徴としている。

このような構成の受信装置は、受信部によって、受信された無線信号から通信フレームが復調され、記憶制御部によって、通信フレームにおけるパルスの周期と同期して記憶部のアドレスが生成されると共に、受信部により復調されたベースバンド同期用パルス列が記憶部に記憶される。そして、データ取得部によって、記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において同期信号パターンが探索され、同期信号パターンが探索されたアドレスに基づいてベースバンド同期タイミングが取得される。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ベースバンド同期タイミングに基づいて、受信部で復調されたデータ部からデータが取得される。

これにより、このような構成の受信装置は、一旦記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列に基づいてベースバンド同期タイミングを検出することができるので、受信したベースバンド同期用パルス列から同期信号パターンを検出し損なうことが低減される結果、ベースバンド同期用パルス列における同期信号パターンの繰り返し回数を減少させることができ、通信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を備えたパルス同期用パルス列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用パルス列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１（ｂ）は、図１（ａ）に示すパルス同期用パルス列２２の詳細を示す図である。図１（ｂ）に示すパルス同期用パルス列２２は、パルスＰ１が周期Ｔ１で周期的に配列されて構成されている。図１（ｃ）は、パルス同期用パルス列２２におけるパルスＰ１と同期されたクロック信号ＣＫを示す図である。クロック信号ＣＫについては後述する。

図２（ａ）は、図１（ａ）と同様通信フレーム２１を示す説明図である。図２（ｂ）は、図１（ａ）に示すベースバンド同期用パルス列２３の詳細を示す図である。図２（ｂ）に示すベースバンド同期用パルス列２３は、パルスＰ１の４周期で同期信号パターンの周期Ｔ２が構成されており、例えば、パルスＰ１の有り／無しを１／０で表すと「１０００」となるような予め定められた同期信号パターンの繰り返しによって、構成されている。また、ベースバンド同期用パルス列２３は、後述する同期タイミング取得部４３による同期信号パターンの探索処理を容易にするべく同期信号パターンを少なくとも二つ含んで構成されていることが望ましい。図２（ｃ）は、ベースバンド同期用パルス列２３におけるパルスＰ１と同期されたクロック信号ＣＫを示す図である。

図３（ａ）は、図１（ａ）と同様通信フレーム２１を示す説明図である。図３（ｂ）は、図１（ａ）に示すデータ列２４の詳細の一例を示す図である。図３（ｂ）に示すデータ列２４は、例えば、パルスＰ１のパルス列が有る部分をベースバンド信号におけるハイレベル、パルスＰ１のパルス列が無い部分をベースバンド信号におけるローレベルとすることにより得られたベースバンド信号を、マンチェスタ符号として取り扱うようにされており、例えば１ビットを表す区間である区間Ｔ３においてベースバンド信号が立ち下がっていればビット「０」を表し、区間Ｔ３においてベースバンド信号が立ち上がっていればビット「１」を表している。この場合、区間Ｔ３は、ベースバンド同期タイミングと同期している。

一方、例えば図３（ｃ）に示すように、１ビット区間Ｔ４がベースバンド同期タイミングと同期していない場合には、区間Ｔ４においてマンチェスタ符号を正しく認識することが出来ず、従ってデータ列２４から正しくデータを取得することが出来ない。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る受信装置１と、ＵＷＢ通信により図１に示す通信フレーム２１を送信する送信装置１１との一例を示したブロック図である。図４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を復調する受信部の一例であるパルス復調部３と、パルス復調部３で復調された受信信号ＲＳとベースバンド同期をとって、その同期タイミングを示すベースバンド同期信号ＳＹＮをデータ取得部５へ出力するベースバンド同期部４と、パルス復調部３で復調された受信信号ＲＳとベースバンド同期信号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。

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をベースバンド同期部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。

ベースバンド同期部４は、ＡＤ変換器４１と、記憶制御部４２と、同期タイミング取得部４３と、記憶部４４と、パルス同期カウンタ４５と、読み出しカウンタ４６と、同期信号パターン記憶レジスタ４７と、基準値レジスタ４８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として記憶制御部４２と記憶部４４とへ出力する。記憶部４４は、例えばデータの書込と読出しを並行して行うことができるデュアルポートＲＡＭ（Random Access Memory）が用いられる。

記憶制御部４２は、例えばステートマシンを用いて構成された制御回路で、図略のパルス同期回路によって生成された、パルスＰ１と同期するクロック信号ＣＫをパルス同期カウンタ４５へ出力して計数させつつ、パルス同期カウンタ４５のカウント値ＣＴをアドレスとしてＡＤ変換器４１から出力された信号レベル値ＳＬを記憶部４４に記憶させる。この場合、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬは、ベースバンド同期用パルス列２３を表している。

同期タイミング取得部４３は、例えばステートマシンやＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成された制御回路で、例えばクロック信号ＣＫを読み出しカウンタ４６へ出力して計数させつつ、読み出しカウンタ４６のカウント値ＣＴＲをアドレスとして記憶部４４に記憶されている信号レベル値ＳＬの読み出しを行う。そして、同期タイミング取得部４３は、記憶部４４から読み出した信号レベル値ＳＬと基準値レジスタ４８に予め記憶されている基準値、例えば８Ｆ／ｈとを比較して各アドレス毎のパルスＰ１の有無を判定することにより、記憶部４４におけるクロック信号ＣＫと同期したアドレスに記憶されている信号レベル値ＳＬから、パルスの有り／無しを１／０で表したベースバンド同期用パルス列２３を復元する。

そして、同期タイミング取得部４３は、復元したベースバンド同期用パルス列２３において、同期信号パターン記憶レジスタ４７に記憶されている同期信号パターンを探索し、同期信号パターンと一致したデータが記憶部４４に記憶されているアドレス、すなわちパルス同期カウンタ４５のカウント値ＣＴに対応するタイミングをベースバンド同期タイミングとして取得する。また、同期タイミング取得部４３は、記憶部４４に記憶されているベースバンド同期用パルス列２３において同期信号パターンが見つからない場合に、アンプ３１，３３の信号増幅率を指示するゲイン制御信号ＣＧを出力してアンプ３１，３３の信号増幅率を変化させる。ゲイン制御信号ＣＧは、例えば８ビットのデータ００／ｈ〜ＦＦ／ｈであり、ゲイン制御信号ＣＧの値に応じてアンプ３１，３３の信号増幅率が変化されるようになっている。

データ取得部５は、例えば図１２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、同期タイミング取得部４３から出力されたベースバンド同期信号ＳＹＮに基づいて検波器３４から出力された受信信号ＲＳと同期をとり、通信フレーム２１におけるデータ列２４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。

送信装置１１は、ＵＷＢ通信を行う送信装置で、図１に示す通信フレーム２１を無線信号で受信装置１へ送信する。

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。まず、送信装置１１から無線信号で送信された通信フレーム２１が、受信装置１において、アンテナ２によって受信され、アンプ３１によって増幅され、フィルタ３２によって濾波され、アンプ３３によって増幅され、検波器３４によって検波される。そして、検波器３４によって検波された信号が、受信された通信フレーム２１を表す受信信号ＲＳとして、ベースバンド同期部４、データ取得部５、及び図略のパルス同期回路へ出力される。

そして、図１（ｃ）に示すように、図略のパルス同期回路によって、通信フレーム２１の先頭に設けられたパルス同期用パルス列２２と同期したクロック信号ＣＫが生成され、パルス同期カウンタ４５へ出力される。

図５は、受信装置１におけるベースバンド同期部４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。まず、アンテナ２により受信されたベースバンド同期用パルス列２３が、パルス復調部３から受信信号ＲＳとして出力され、ＡＤ変換器４１によってデジタル値に変換されて信号レベル値ＳＬとして記憶部４４と記憶制御部４２とに出力される。そして、記憶制御部４２によって、クロック信号ＣＫと同期して、パルス同期カウンタ４５のカウント値ＣＴをアドレスとしてＡＤ変換器４１から出力された信号レベル値ＳＬが記憶部４４に記憶される。さらに、記憶制御部４２からの制御信号に応じて、パルス同期カウンタ４５によりクロック信号ＣＫと同期してカウント値ＣＴが一つ加算され、記憶部４４のアドレスが「１」加算されて再びＡＤ変換器４１から出力された信号レベル値ＳＬが記憶部４４に記憶される。

以上の動作を繰り返すことにより、記憶部４４によって、クロック信号ＣＫと同期してパルス同期カウンタ４５により生成されたアドレスに、クロック信号ＣＫと同期して取得されたベースバンド同期用パルス列２３の信号レベル値ＳＬが記憶される。この場合、例えば、記憶部４４には、アドレス０から順に信号レベル値ＳＬとして、ＦＥ／ｈ、０１／ｈ、０３／ｈ、０２／ｈ、ＦＡ／ｈ、０３／ｈ、０２／ｈ、０５／ｈ、Ｆ０／ｈ・・・が記憶される。

次に、同期タイミング取得部４３によって、記憶部４４に記憶されたベースバンド同期用パルス列２３の信号レベル値ＳＬに基づき、ベースバンド同期タイミングが取得される。具体的には、同期タイミング取得部４３からの制御信号に応じて、読み出しカウンタ４６のカウントが開始され、そのカウント値ＣＴＲがデータ読み出しアドレスＡｄｄとして記憶部４４へ出力され、記憶部４４に記憶されたベースバンド同期用パルス列２３の信号レベル値ＳＬが順次読み出されて同期タイミング取得部４３へ出力される。

次に、同期タイミング取得部４３によって、記憶部４４から読み出された信号レベル値ＳＬが各アドレス毎に、基準値レジスタ４８に記憶されている基準値、例えば８Ｆ／ｈと比較され、信号レベル値ＳＬが基準値８Ｆ／ｈを超えていればパルスＰ１有りとして「１」、信号レベル値ＳＬが基準値８Ｆ／ｈ以下であればパルスＰ１無しとして「０」と判定される。これにより、同期タイミング取得部４３によって、記憶部４４に記憶されている信号レベル値ＳＬからパルスの有無を１／０で表す受信信号パターンが生成される。例えば、信号レベル値ＳＬが、「ＦＥ／ｈ、０１／ｈ、０３／ｈ、０２／ｈ、ＦＡ／ｈ、０３／ｈ、０２／ｈ、０５／ｈ、Ｆ０／ｈ・・・」であれば、受信信号パターンとして「１０００１０００１・・・」が生成される。この場合、受信信号パターンは、受信装置１により受信されたベースバンド同期用パルス列２３のパルスの有り／無しを１／０で表した信号パターンとなるので、ベースバンド同期用パルス列２３が記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬから復元される。

次に、同期タイミング取得部４３によって、上記受信信号パターンとして復元されたベースバンド同期用パルス列２３と同期信号パターン記憶レジスタ４７に記憶されている同期信号パターン「１０００」とが比較され、受信信号パターンにおいて同期信号パターン「１０００」が探索される。そして、同期タイミング取得部４３によって、受信信号パターンにおける同期信号パターン「１０００」と一致する位置の、受信信号パターンに対応する信号レベル値ＳＬが記憶されている記憶部４４の例えば先頭アドレスが、ベースバンド同期タイミングを表すベースバンド同期アドレスとして取得される。例えば、図６においては、記憶部４４のアドレスＡｄｄ「０」「４」「８」がベースバンド同期アドレスとして取得される。

そうすると、記憶部４４のアドレスＡｄｄとパルス同期カウンタ４５のカウント値ＣＴとは同期しており、パルスＰ１と同期するクロック信号ＣＫの４クロックで同期信号パターンの周期Ｔ２が構成されているので、同期タイミング取得部４３によって、パルス同期カウンタ４５のカウント値ＣＴが、例えばベースバンド同期アドレス「０」を初項、周期Ｔ２に対応するクロック信号ＣＫのカウント数「４」を公差とする等差数列で得られる値となるタイミングがベースバンド同期タイミングとして取得され、そのベースバンド同期タイミングを示すベースバンド同期信号ＳＹＮが同期タイミング取得部４３からデータ取得部５へ出力される。

これにより、受信装置１は、アンテナ２により受信されたベースバンド同期用パルス列２３の信号レベル値ＳＬを一旦記憶部４４に記憶した後、記憶部４４に記憶されているベースバンド同期用パルス列２３の信号レベル値ＳＬからベースバンド同期タイミングを検出することができるので、背景技術に係る受信装置１００のようにＵＷＢ通信信号を受信しつつリアルタイムで受信信号と同期信号パターン「１０００」との比較処理を行うことなくベースバンド同期タイミングを検出することができ、受信したベースバンド同期用パルス列２３から同期信号パターンを検出し損なうことが低減される結果、ベースバンド同期用パルス列２３における同期信号パターンの繰り返し回数を減少させることができるので、同期信号パターンの繰り返し回数を減少させてベースバンド同期用パルス列２３を短縮し、通信を高速化することができる。

また、ベースバンド同期用パルス列２３における同期信号パターンの繰り返し回数を減少させると、通信フレーム２１の長さを短縮することができるので、例えば送信装置１１が通信フレーム２１を送信するための消費電力を低減することができる。

一方、アンプ３１，３３の信号増幅率が適正でない場合、例えばアンプ３１，３３の信号増幅率が高すぎる場合にはノイズが基準値「８Ｆ／ｈ」を超えてしまったり、アンプ３１，３３の出力信号レベルが飽和してしまったりするために同期タイミング取得部４３により「１」と判定されたり、アンプ３１，３３の信号増幅率が低すぎる場合にはパルスＰ１が基準値「８Ｆ／ｈ」以下となるために同期タイミング取得部４３により「０」と判定されたりすることが考えられる。

そこで、同期タイミング取得部４３によって、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬから復元されたベースバンド同期用パルス列２３において同期信号パターン「１０００」と一致する信号パターンが検出されなかった場合、同期タイミング取得部４３からのゲイン制御信号ＣＧに応じて、アンプ３１，３３の信号増幅率が変化される。

図７は、同期タイミング取得部４３によるアンプ３１，３３における信号増幅率の制御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。同期タイミング取得部４３によって、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬから復元されたベースバンド同期用パルス列２３（受信信号パターン）において同期信号パターン「１０００」と一致する信号パターンが検出されず、例えば上記復元されたベースバンド同期用パルス列２３（受信信号パターン）が常に「０」である場合は、同期タイミング取得部４３によってアンプ３１，３３の信号増幅率が低すぎると判断される。

図７においては、タイミングＴ１１において、受信信号パターンが常に「０」となる状態になっているので、同期タイミング取得部４３によって、タイミングＴ１２において例えばゲイン制御信号ＣＧが００／ｈから１０／ｈに変更され、アンプ３１，３３の信号増幅率が増大される。そうすると、アンプ３１，３３の信号増幅率が増大後に受信されたベースバンド同期用パルス列２３が、記憶制御部４２によりクロック信号ＣＫと同期して新たに記憶部４４に記憶される。

次に、タイミングＴ１３において、ゲイン制御信号ＣＧが１０／ｈに変更されアンプ３１，３３の信号増幅率が増大された後に記憶部４４に記憶された受信信号パターンが、同期タイミング取得部４３によって読み出される。しかし、タイミングＴ１３においても受信信号パターンが常に「０」となる状態になっているので、同期タイミング取得部４３によって、再びアンプ３１，３３の信号増幅率を増大させるべくタイミングＴ１４において例えばゲイン制御信号ＣＧが１０／ｈから２０／ｈに変更される。そうすると、アンプ３１，３３の信号増幅率がさらに増大された後に受信されたベースバンド同期用パルス列２３が、記憶制御部４２によりクロック信号ＣＫと同期して新たに記憶部４４に記憶される。

次に、タイミングＴ１５において、ゲイン制御信号ＣＧが２０／ｈに変更されアンプ３１，３３の信号増幅率が増大された後に記憶部４４に記憶された受信信号パターンが、同期タイミング取得部４３によって読み出される。そして、同期タイミング取得部４３によって、タイミングＴ１５において受信信号パターンから同期信号パターン「１０００」と一致する信号パターンが検出され、ベースバンド同期タイミングが取得される。

一方、例えば上記復元されたベースバンド同期用パルス列２３（受信信号パターン）が常に「１」である場合は、同期タイミング取得部４３によってアンプ３１，３３の信号増幅率が高すぎると判断され、上記信号増幅率が低すぎると判断された場合とは逆にゲイン制御信号ＣＧが段階的に減少されて、復元されたベースバンド同期用パルス列２３から同期信号パターン「１０００」が検出されるまで、アンプ３１，３３の信号増幅率が減少される。

また、例えば上記復元されたベースバンド同期用パルス列２３（受信信号パターン）が常に「０」、常に「１」のいずれでもないが、同期信号パターン「１０００」と一致する信号パターンが検出されない場合は、同期タイミング取得部４３によって、例えばゲイン制御信号ＣＧが００／ｈにされてアンプ３１，３３の信号増幅率が最少にされ、以降、上記信号増幅率が低すぎると判断された場合と同様に、ゲイン制御信号ＣＧが段階的に増大されて復元されたベースバンド同期用パルス列２３から同期信号パターン「１０００」が検出されるまで、アンプ３１，３３の信号増幅率が増大される。

これにより、アンプ３１，３３の信号増幅率を、ベースバンド同期タイミングの取得に適した増幅率に調整することができる。

なお、同期タイミング取得部４３は、図８に示すように、記憶部４４に記憶されたベースバンド同期用パルス列２３を表す信号レベル値ＳＬにおいて、同期信号パターンの長さである周期Ｔ２に対応するアドレス分、図８に示す例においては４アドレス分、互いに離れたアドレスに記憶されている信号レベル値ＳＬ同士の平均値に基づいて受信信号パターンを生成し、同期信号パターンを探索するようにしてもよい。

図８において、同期タイミング取得部４３によって、例えば記憶部４４のアドレスＡｄｄ「０」から読み出された信号レベル値ＳＬ「ＦＡ／ｈ」と４アドレス分離れたアドレスＡｄｄ「４」から読み出された信号レベル値ＳＬ「８Ｅ／ｈ」とから平均値「Ｃ４／ｈ」が算出され、平均値「Ｃ４／ｈ」が基準値「８Ｆ／ｈ」と比較されることにより受信信号パターンが「１」となる。以降、同様に、アドレスＡｄｄ「１」の信号レベル値ＳＬ「２０／ｈ」とアドレスＡｄｄ「５」の信号レベル値ＳＬ「５０／ｈ」とから平均値「３８／ｈ」、アドレスＡｄｄ「２」の信号レベル値ＳＬ「５０／ｈ」とアドレスＡｄｄ「６」の信号レベル値ＳＬ「１０／ｈ」とから平均値「３０／ｈ」、アドレスＡｄｄ「３」の信号レベル値ＳＬ「８０／ｈ」とアドレスＡｄｄ「７」の信号レベル値ＳＬ「３０／ｈ」とから平均値「５８／ｈ」、アドレスＡｄｄ「４」の信号レベル値ＳＬ「８Ｅ／ｈ」とアドレスＡｄｄ「８」の信号レベル値ＳＬ「Ｆ０／ｈ」とから平均値「ＢＦ／ｈ」が算出され、あわせて「１０００１」の受信信号パターンが得られる。

この場合、同期信号パターンの長さである周期Ｔ２に対応する記憶部４４のアドレス毎に信号レベル値ＳＬが平均され、その平均値が基準値と比較されることにより受信信号パターンが生成されるため、ノイズの影響によって、ベースバンド同期タイミングの誤検出やベースバンド同期タイミングが検出できなくなることを低減することができる。

（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９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９に示す受信装置１ａは、通信フレーム２１を受信装置１ａへ送信する送信装置が複数台ある場合に、通信フレーム２１を送信した送信装置のアドレスを、付加情報として送信元のアドレスが付加されたベースバンド同期用パルス列２３から取得可能にされている。

図９に示す送信装置１２，１３は、図４に示す送信装置１１とは、ベースバンド同期用パルス列２３として予め定められた同期信号パターンの繰り返しパターンの代わりに、自己のアドレスを送信する点で異なる。例えば、送信装置１２は自己のアドレス「１０００１０００」について、送信装置１３は自己のアドレス「１００１１００１」について、それぞれ１／０をパルスＰ１の有無で表したパルス信号パターンをベースバンド同期用パルス列２３として送信する。

また、図９に示す受信装置１ａと図４に示す受信装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図９に示す受信装置１ａは、同期信号パターン記憶レジスタ４７の代わりに同期用送信装置アドレス記憶部４７ａを備え、同期タイミング取得部４３の代わりに付加情報取得部の一例である同期タイミング取得部４３ａを備える。

同期用送信装置アドレス記憶部４７ａは、例えば不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）を用いて構成されており、例えば送信装置１２のアドレス「１０００１０００」と、送信装置１３のアドレス「１００１１００１」と、その他受信装置１ａへ通信フレーム２１を送信してくる可能性のある送信装置のアドレス、例えば「１０１０１０１０」と「１１００１１００」とを予め記憶している。

同期タイミング取得部４３ａは、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬから受信信号パターンとして復元されたベースバンド同期用パルス列２３において、同期用送信装置アドレス記憶部４７ａに記憶されているアドレスを探索し、そのいずれかのアドレスが上記受信信号パターンと一致した場合にベースバンド同期タイミングを取得してベースバンド同期信号ＳＹＮをデータ取得部５へ出力すると共に、その一致したアドレスを送信元アドレスとして外部へ出力する。その他の構成及び動作は図４に示す受信装置１と同様であるのでその説明を省略する。

これにより、受信装置１ａは、ベースバンド同期用パルス列２３から通信フレーム２１の送信元の送信装置アドレスを取得することができるので、送信装置１２，１３は、自己のアドレスを例えばデータ列２４として送信する必要が無く、通信フレーム２１の長さを短縮して通信を高速化することができる。

なお、データ列２４が暗号化されている場合には、ベースバンド同期用パルス列２３に付加されている付加情報は、データ列２４の暗号化されたデータを復号化するための開錠鍵であってもよい。データ列２４を暗号化する暗号システムとしては、例えば暗号化と複合化とに同じ暗号鍵を用いるＤＥＳ（Data Encryption Standard）や、対になる２つの鍵を使ってデータの暗号化、復号化とを行うＲＳＡ暗号等の公開鍵暗号等、暗号鍵を用いる公知の種々の暗号システムを用いることができ、復号化に用いる開錠鍵を、ベースバンド同期用パルス列２３として用いる構成としてもよい。

これにより、受信装置１ａは、ベースバンド同期用パルス列２３から暗号を復号化するための開錠鍵を取得して、例えば外部に接続された暗号復号化装置に出力することができるので、データを暗号化してデータの秘匿性を向上させることが容易となる。

また、このように、ベースバンド同期用パルス列２３に任意の付加情報をのせることができる。付加情報は、送信装置アドレス、暗号開錠鍵の他、例えば日付情報、時刻情報、受信装置に対する指示命令等、任意の情報であってもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る受信装置について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る受信装置１ｂの構成の一例と送信装置１４，１５とを示すブロック図である。図１０に示す送信装置１４，１５は、送信装置１４，１５は、互いに異なる暗号鍵を用いてデータ列２４を暗号化するもので、その暗号化されたデータ列２４を復号化するための開錠鍵を、ベースバンド同期用パルス列２３における例えば先頭から予め設定されたビット数Ｎ分のパルス列として送信する。また、ベースバンド同期用パルス列２３は、送信装置１４，１５等、送信装置毎に異なるパルス列にされている。

また、図１０に示す受信装置１ｂと図９に示す受信装置１ａとでは、下記の点で異なる。すなわち、図１０に示す受信装置１ｂは、同期タイミング取得部４３ａの代わりに同期タイミング取得部４３ｂ、同期信号パターン記憶レジスタ４７の代わりに同期信号パターン記憶部４７ｂを備える。同期信号パターン記憶部４７ｂは、例えば不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭを用いて構成されており、図１１に示すように、例えば送信装置１４，１５から送信されるベースバンド同期用パルス列２３の信号パターンである「１０００１０００」、「１００１１００１」の他、「１０１０１０１０」、「１１００１１００」等、受信装置１ｂが受信する可能性のあるベースバンド同期用パルス列２３の複数の信号パターン４７２と、信号パターン４７２を送信する送信装置を識別する複数の識別番号４７１とを対応付けて、予め記憶している。同期タイミング取得部４３ｂは、同期タイミング取得部４３ａと同様の動作によりベースバンド同期タイミングを取得し、さらに送信装置１４，１５等から受信した暗号化されたデータ列２４を、上記取得したベースバンド同期タイミングに基づいて取得すると共に復号化して受信データＲＤとして外部に出力する復号化部４３１を備えている。

図１１は、同期タイミング取得部４３ｂの一例を示すブロック図である。図１１に示す同期タイミング取得部４３ｂは、復号化部４３１と、デジタルコンパレータ４３２，４３６と、ＸＯＲ（排他的論理和）ゲート４３３と、暗号鍵検出部４３４と、ビット数設定信号受付部及び付加情報取得部の一例である暗号鍵ビット数選択部４３５と、を備えている。

デジタルコンパレータ４３２は、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬと基準値レジスタ４８に記憶されている基準値とを比較することでベースバンド同期用パルス列２３を復元する。ＸＯＲゲート４３３は、デジタルコンパレータ４３２から出力されたベースバンド同期用パルス列２３と同期信号パターン記憶部４７ｂに記憶された信号パターン４７２とをビット毎に一致比較する。

暗号鍵検出部４３４は、ＸＯＲゲート４３３による比較結果から、デジタルコンパレータ４３２から出力されたベースバンド同期用パルス列２３と一致した信号パターン４７２を、データ列２４を復号化するための暗号開錠鍵を含む暗号鍵包含信号として取得し、暗号鍵ビット数選択部４３５へ出力すると共に、当該一致した信号パターン４７２と対応付けて同期信号パターン記憶部４７ｂに記憶されている識別番号４７１を示す送信元識別信号を、外部へ出力する。

暗号鍵ビット数選択部４３５は、開錠鍵のビット数Ｎを表す鍵ビット数設定信号を受信し、暗号鍵検出部４３４から出力された暗号鍵包含信号のうち例えば先頭からビット数Ｎの信号パターンを、データ列２４を復号化するための暗号開錠鍵として復号化部４３１へ出力する。なお、同期タイミング取得部４３ｂは、例えばユーザが開錠鍵のビット数Ｎを設定可能な設定スイッチを備え、設定スイッチによって受け付けられたビット数Ｎを示す信号を、鍵ビット数設定信号として用いてもよい。また、鍵ビット数設定信号は、外部に接続された外部機器から同期タイミング取得部４３ｂへ出力される信号であってもよい。

デジタルコンパレータ４３６は、ＡＤ変換器４１から出力された信号レベル値ＳＬと基準値レジスタ４８に記憶されている基準値とを比較することでデータ列２４を復元する。復号化部４３１は、デジタルコンパレータ４３６により復元されたデータ列２４と暗号鍵検出部４３４から出力された暗号開錠鍵とに基づき暗号を復号化し、受信データＲＤとして外部に出力する。

その他の構成は図９に示す受信装置１ａと同様であるのでその説明を省略し、図１０に示す受信装置１ｂにおける暗号の復号化動作を説明する。まず、図９に示す受信装置１ａと同様にして、ベースバンド同期用パルス列２３を表す信号レベル値ＳＬが記憶部４４に記憶される。次に、デジタルコンパレータ４３２によって、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬと基準値レジスタ４８に記憶されている基準値とが比較され、記憶部４４に記憶された信号レベル値ＳＬからパルスＰ１の有無を１／０で表したベースバンド同期用パルス列２３が復元される。

次に、ＸＯＲゲート４３３によって、デジタルコンパレータ４３２から出力されたベースバンド同期用パルス列２３と同期信号パターン記憶部４７ｂに記憶された複数の信号パターン４７２とがビット毎に一致比較され、暗号鍵検出部４３４によって、ＸＯＲゲート４３３の比較結果からベースバンド同期用パルス列２３の少なくとも一部と一致した信号パターン４７２が暗号鍵包含信号として取得され、暗号鍵ビット数選択部４３５へ出力される。また、暗号鍵検出部４３４によって、当該一致した信号パターン４７２と対応付けて同期信号パターン記憶部４７ｂに記憶されている識別番号４７１を示す送信元識別信号が、外部へ出力される。

これにより、通信フレーム２１を送信した送信装置の識別番号４７１を、送信元識別信号として外部に接続された外部機器に通知することができる。

そして、暗号鍵ビット数選択部４３５によって、外部から鍵ビット数設定信号が受信されて開錠鍵のビット数Ｎが取得され、暗号鍵検出部４３４から出力された暗号鍵包含信号のうち例えば先頭からビット数Ｎの信号パターンが、暗号開錠鍵として復号化部４３１へ出力される。例えば、暗号鍵包含信号が１２ビットの「１０００１０００１０００」という信号パターンであった場合、鍵ビット数設定信号が「０／ｈ」であれば暗号鍵包含信号の先頭４ビット「１０００」を暗号開錠鍵とし、鍵ビット数設定信号が「１／ｈ」であれば暗号鍵包含信号の先頭８ビット「１０００１０００」を暗号開錠鍵とし、鍵ビット数設定信号が「２／ｈ」であれば暗号鍵包含信号の先頭から１２ビット「１０００１０００１０００」を暗号開錠鍵とする。ビット数Ｎは、予め送信装置と一致させておく。

一方、デジタルコンパレータ４３６によって、ＡＤ変換器４１から出力されたデータ列２４を表す信号レベル値ＳＬと基準値レジスタ４８に記憶されている基準値とが比較され、信号レベル値ＳＬからパルスＰ１の有無を１／０で表したデータ列２４が復元される。そして、復号化部４３１によって、デジタルコンパレータ４３６により復元されたデータ列２４と暗号鍵検出部４３４から出力された暗号開錠鍵とに基づき暗号が復号化され、受信データＲＤとして外部に出力される。

これにより、受信装置１ｂは、複数の送信装置でそれそれ異なった暗号鍵を用いて暗号化したデータを復号化することができるので、複数の送信装置毎に暗号鍵を変えることができ、データの秘匿性を向上させることができる。また、例えば送信装置１４，１５と受信装置１ｂとの間の通信が盗聴された場合であっても、盗聴者はベースバンド同期用パルス列２３のうち暗号開錠鍵として用いられるビット数Ｎを知ることができないためベースバンド同期用パルス列２３から暗号開錠鍵を取得することの困難性が増大し、データの秘匿性を向上させることができる。

なお、同期信号パターン記憶部４７ｂは、ベースバンド同期用パルス列２３の複数の信号パターン４７２を記憶し、暗号鍵ビット数選択部４３５によって暗号鍵包含信号のうちビット数Ｎが暗号開錠鍵として取得される例を示したが、暗号鍵ビット数選択部４３５を備えず、同期信号パターン記憶部４７ｂに複数の暗号開錠鍵を記憶し、暗号鍵検出部４３４によって直接暗号開錠鍵が取得される構成としてもよい。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る通信フレームを示す説明図である。（ｂ）は本発明の一実施形態に係る通信フレームの詳細を示す図である。（ｃ）はパルス同期用パルス列におけるパルスと同期されたクロック信号の一例を示す図である。 （ａ）は図１（ａ）に示すベースバンド同期用パルス列の詳細の一例を示す図である。（ｂ）はベースバンド同期用パルス列におけるパルスと同期されたクロック信号の一例を示す図である。 （ａ）は図１（ａ）に示すデータ列の詳細の一例を示す図である。（ｂ）はデータ列とベースバンド同期タイミングと同期していない場合の動作を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る受信装置と、ＵＷＢ通信により図１に示す通信フレームを送信する送信装置との一例を示したブロック図である。 図４に示す受信装置におけるベースバンド同期部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４に示す受信装置におけるベースバンド同期部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４に示す受信装置におけるベースバンド同期部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４に示す受信装置におけるベースバンド同期部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。 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説明するためのブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る受信装置の構成の一例を説明するためのブロック図である。 図１０に示す受信装置における同期タイミング取得部の一例を示すブロック図である。 背景技術に係る受信装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 受信装置
２ アンテナ
３ パルス復調部
４ ベースバンド同期部
５ データ取得部
１１，１２，１３，１４，１５ 送信装置
２１ 通信フレーム
２２ パルス同期用パルス列
２３ ベースバンド同期用パルス列
２４ データ列
３１，３３ アンプ
３２ フィルタ
３４ 検波器
４１ ＡＤ変換器
４２ 記憶制御部
４３，４３ａ，４３ｂ 同期タイミング取得部
４４ 記憶部
４５ パルス同期カウンタ
４６ 読み出しカウンタ
４７ 同期信号パターン記憶レジスタ
４７ａ 同期用送信装置アドレス記憶部
４７ｂ 同期信号パターン記憶部
４８ 基準値レジスタ
４３１ 復号化部

Claims (7)

1. パルス列によってデータを表すデータ部と前記データ部における１ビットを識別するためのベースバンド同期タイミングを表す予め設定された同期信号パターンを有するベースバンド同期用パルス列とを備えた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表す無線信号を受信して、前記通信フレームを復調する受信部と、
   前記ベースバンド同期用パルス列を記憶するための記憶部と、
   前記通信フレームにおけるパルスの周期と同期して前記記憶部のアドレスを生成しつつ前記受信部により復調された前記ベースバンド同期用パルス列を前記記憶部に記憶させる記憶制御部と、
   前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において前記同期信号パターンを探索し、前記同期信号パターンが探索されたアドレスに基づいて、前記ベースバンド同期タイミングを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ベースバンド同期タイミングに基づいて、前記受信部で復調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. 前記ベースバンド同期用パルス列は、複数の前記同期信号パターンを有し、
   前記同期タイミング取得部は、前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において、前記同期信号パターンの長さに対応するアドレス分、互いに離れたアドレスに記憶されている値同士の平均値に基づいて前記同期信号パターンを探索することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記受信部は、前記無線信号を増幅して前記通信フレームを復調するものであり、
   前記同期タイミング取得部は、前記記憶部に記憶されたベースバンド同期用パルス列において前記同期信号パターンが見つからない場合に、前記受信部における信号増幅率を変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の受信装置。
4. 前記同期信号パターンには、前記ベースバンド同期タイミングと共にベースバンド同期タイミングとは異なる付加情報が付与されており、
   前記記憶部に記憶された前記同期信号パターンから、前記付加情報を取得する付加情報取得部をさらに備え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. 前記付加情報は、前記通信フレームを送信した送信装置のアドレスであることを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. 前記データ部は、暗号化されたデータを表すものであり、
   前記付加情報は、前記データ部における暗号化されたデータを復号化するための開錠鍵を示す情報であることを特徴とする請求項４記載の受信装置。
7. 前記開錠鍵のビット数を設定する鍵ビット数設定信号を受信する鍵ビット数設定信号受信部を備え、
   前記付加情報取得部は、前記記憶部に記憶された前記同期信号パターンから、前記鍵ビット数設定信号受信部により受信された鍵ビット数設定信号で表されるビット数の開錠鍵を取得することを特徴とする請求項６記載の受信装置。

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