JP2006339967A - 無線受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】マッチドフィルタを起動するための信号や制御のためのプロトコルを必要とせず、待ち受け状態と起動状態とを切り替えることで低消費電力化を図ることができる無線受信機を提供する。
【解決手段】無線受信機１ａにおいて、ＲＦ受信部１１は、所定の変調方式で変調されたパルス列を含む無線信号を受信する。マッチドフィルタ１２は、パルス列と変調方式に基づき予め設定された相関特性との整合の有無を判定し、整合が取れるタイミングで相関ピーク信号を出力する。判定制御部３０は、マッチドフィルタ１２から出力される相関ピーク信号に基づいて、ＤＣ電源２１からベースバンド部２０への電圧供給を開始させる。ベースバンド部２０は、ＤＣ電源２１から電源供給されたときのみ起動状態となり、マッチドフィルタ１２から出力される相関ピーク信号に対して信号処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、パルス信号を含む無線信号を受信する際に起動制御することで消費電力を削減する無線受信機に関する。

近年、無線通信の分野においては、様々な無線アクセス方式、及び無線送受信機の技術が提案されている。その中の無線受信機の分野において、通信を行っていない待ち受け状態の低消費電力化を課題とする技術開発が盛んに行われている。

非特許文献１では、スペクトラム拡散された信号を受信する際に、消費電力を抑えるため、ＳＡＷ(Surface Acoustic Wave)マッチドフィルタを使って相関値を検出し、検出した相関値を利用して待ち受け状態から起動状態に遷移させる無線受信機が開示されている。この方式では、相関値を検出する際に電力を消費しないため、消費電力を抑えることを可能としている。

また、既存の携帯電話機等を移動局とする無線通信システムでは、ユーザデータのトラヒックチャネルと、当該トラヒックチャネルを各移動局に割り当てるためのシグナリングチャネルが存在している。移動局は、アイドル状態ではシグナリングチャネルに接続してシグナリングチャネルから情報を受信し、基地局からのページング、すなわち呼び出しに備えている。シグナリングチャネルから受信する情報には、当該移動局へのページングの有無の情報が含まれており、移動局はこの情報を受信することでページングを検出する。

ページングに含まれる情報には、移動局に割り当てられるトラヒックチャネルのリソース、例えばＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)のシステムであれば周波数チャネル、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)のシステムであればタイムスロット、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）のシステムであれば符号などの移動局に割り当てられるリソース（資源）に関する情報が含まれている。

特許文献１では、上記のような既存の無線通信システムにおける移動局の消費電力を抑えるために、シグナリングチャネルを間歇的に受信する構成を備える技術が開示されている。この技術では、既存の無線通信システムでの間歇受信の間隔は、あらかじめ移動局となる端末に記億されている値に固定されているか、あるいはシステムのページング周期に従って端末の位置登録の際に基地局からある決められた値が指定されるようになっている。
特開２００３−２２９８１１号公報 Shuichi TOMABECHI, Atsushi KOMURO, Takahashi KONNO, Hiroyuki NAKASE, and Kazuo TSUBOUCHI, "Design and Implementation of Spread Spectrum Wireless Switch with Low Power Consumption", IEICE TRANS. FUNDAMENTALS, Vol.E84-A, No.4 April 2004, pp971-973.

しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、実際に送信する信号とは別に、予めマッチドフィルタを起動するための信号を送信しなければならないという問題がある。
また、特許文献１の技術では、無線通信システムの基地局と移動局とのプロトコルが決められていることから、この技術を実現するためには基地局と移動局において新たな構成が必要となりシステムが複雑になってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、マッチドフィルタを起動するための信号や起動制御のためのプロトコルを必要とせず、待ち受け状態と起動状態とを切り替えることで低消費電力化を図ることができる無線受信機を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、所定の変調方式で変調された複数のパルス列からなる無線信号を受信する受信手段と、前記受信した無線信号に含まれる各前記パルス列と、前記変調方式に基づき予め設定された相関特性との整合の有無を判定し、当該整合がとれるタイミングでピーク波形を有する相関ピーク信号を出力する相関判定手段と、電圧供給源からの電圧供給時のみ起動状態となり、前記相関判定手段から出力される相関ピーク信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と、前記相関判定手段から出力される相関ピーク信号に基づいて、前記電源供給源から前記信号処理手段への電圧供給を開始させる電圧制御手段とを備えることを特徴とする無線受信機である。この構成により、受信した無線信号に含まれるパルス列と、変調方式に基づき予め設定された相関特性とが整合する際のタイミングで相関ピーク信号を得ることができ、得られた相関ピーク信号に基づいて、電源供給源から信号処理手段への電圧供給を開始させることができ、相関ピーク信号が存在する場合にのみ信号処理手段を起動させて、信号処理手段に相関ピーク信号を信号処理させることが可能となる。

この発明によれば、無線受信機は、所定の変調方式で変調された複数のパルス列からなる無線信号を受信し、受信した無線信号に含まれる各パルス列と、変調方式に基づき予め設定された相関特性との整合の有無を判定し、当該整合がとれるタイミングでピーク波形を有する相関ピーク信号を出力する。また、電圧供給源からの電圧供給時のみ起動状態となり、前記相関判定手段から出力される相関ピーク信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段を備え、出力される相関ピーク信号に基づいて、電源供給源から信号処理手段への電圧供給を開始させる構成とした。これにより、相関ピーク信号に基づいて、電源供給源から信号処理手段への電圧供給を開始させることができ、相関ピーク信号が存在する場合にのみ信号処理手段を起動させて、信号処理手段に相関ピーク信号を信号処理させ、信号処理手段によって消費される消費電力を削減し、低消費電力化を図ることが可能となる。

また、本発明によれば、無線受信機は、ピーク波形を有する相関ピーク信号を所定のパルス幅を有するパルス信号に変換し、変換されるパルス信号の周期が、相関特性との整合がとれるタイミング周期を超えた超過時点を検出する。また、相関特性との整合がとれるタイミングの周期と、パルス信号のパルス幅に対応する時間とに基づいて、超過時点の検出に要したパルス信号の立下り時点が当該超過時点よりも前に到達するように設定した遅延時間だけ、パルス信号を遅延させて信号処理手段に出力し、超過時点が検出されたタイミングで、電源供給源から信号処理手段への電圧供給を停止させる構成とした。これにより、相関ピーク信号が全て信号処理手段に入力された後、超過時点までに、次の相関ピーク信号が出力されない場合、信号処理手段を停止させることができる。そのため、信号処理手段によって消費される消費電力を最小限に留めることができる。

また、本発明によれば、無線受信機は、変換されるパルス信号を、当該パルス信号のパルス幅に対応する時間より短い第１の遅延時間だけ遅延させる第１の遅延回路と、変換されるパルス信号を、第１の遅延時間に相関特性との整合がとれるタイミングの周期を加算した第２の遅延時間だけ遅延させる第２の遅延回路と、第１及び第２の遅延回路の出力の論理和を演算する論理回路と、変換されるパルス信号を信号入力端に受けると共に、論理回路の出力をクロック入力端に受け、当該パルス信号を出力端から出力する順序回路と、順序回路の出力に応じて、前記電源供給源から前記信号処理手段への電源供給のオンオフを切り換えるスイッチ回路とを備えており、第１の遅延回路における第１の遅延時間以上で、かつ相関特性との整合がとれるタイミングの周期からパルス信号のパルス幅に対応する時間を減算した時間未満までの時間範囲で前記遅延時間を設定する構成とした。これにより、順序回路の出力に応じて、電源供給を停止するため、信号処理手段が起動してから停止するまでの間に、相関ピーク信号が全て信号処理手段に入力され、信号処理手段によって消費される消費電力を最小限に留めることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る無線受信機を図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る無線受信機１ａの内部構成を示すブロック図である。
図１において、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源２１は、例えば充電可能なバッテリであり、直流の電源を供給する。アンテナ１０は、無線送信機から送信されるパルス列を含む無線信号を受信する。ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）受信部１１は、ＤＣ電源２１から常に電源供給を受け、アンテナ１０によって受信される無線信号を内部に備えたＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｅｒ）などのアクティブ部品により増幅し、アナログ信号として出力する。

マッチドフィルタ１２は、例えばＳＡＷマッチドフィルタ等が適用され、予め設定される所定のリファレンス信号に基づいて相関演算を行い、入力されるアナログ信号に所定のリファレンス信号に一致するパルス列が含まれている場合にピーク波形を有する相関ピーク信号を出力する。

なお、前記所定のリファレンス信号に基づく相関演算、すなわち「相関特性との整合」とは、上述した所定の変調方式として、スペクトラム拡散方式を適用した場合、ＰＮ（Pseudo Noise）符号系列に基づいて逆拡散を行うことに対応し、逆拡散によりパルス列がＰＮ符号系列と一致する場合に相関ピーク信号が出力されることになる。

ここで、マッチドフィルタ１２に適用されるＳＡＷマッチドフィルタの構造について説明する。ＳＡＷマッチドフィルタは、圧電基板と、圧電基板上に設けられた交差幅が場所ごとに異なる複数のすだれ状電極（以下、ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：インターデジタルトランスデューサ）によって構成される。入力端に接続されるＩＤＴに、パルス列に係る電気信号が印加されると、圧電性により機械的歪みを生じ、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）が励振され、圧電基板の左右方向に伝搬することになる。パルス列と所定のリファレンス信号とを相関演算させるためには、所定のリファレンス信号に対応する信号パターンをＩＤＴの構造として作りこみ、入力端のＩＤＴにパルス列を入力することで、入力される複数のパルス列のパターンが、所定のリファレンス信号の信号パターンと一致する場合に、出力端から相関ピーク信号が出力されることになる。

Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１５及び１３は、例えばラッチ回路やワンショット回路が適用され、パルス列を含む無線信号より変換されるアナログ信号が入力されると１つのパルス列ごとに一定時間、一定のＤＣ電圧を出力する。また、Ａ／Ｄ変換器１５は、ＤＣ電源２１に接続され、ＤＣ電源からの電源の供給を受けて常に起動し、Ａ／Ｄ変換器１３は、後述する制御スイッチ１７を介してＤＣ電源２１に接続され、制御スイッチ１７がＯＮになった場合に、ＤＣ電源２１からの電源の供給を受けて起動する。なお、マッチドフィルタ１２から不要波に対しても相関ピーク信号が出力されるが、その値は、希望波の相関ピーク信号の相関値よりも小さく、Ａ／Ｄ変換器１３による変換時に出力されなくなり、ベースバンド部２０に入力されることもない。

遅延回路１４、１６は入力される信号に対し、それぞれ予め設定されている遅延時間に基づく遅延を発生させて信号を出力する。遅延回路１４、１６には、それぞれτ４、τ２の遅延時間の値が設定されている。

制御スイッチ１７は、例えばＤＣスイッチ回路などが適用され、制御端子１７−１に一定電圧が入力される間、スイッチをＯＮにして、端子１７−２と端子１７−３を接続し、端子１７−２に接続されるＤＣ電源２１からの電源を端子１７−３に接続されるＡ／Ｄ変換器１３に供給する。

判定制御部３０は、遅延回路３１、３２とＯＲ回路３３とＤフリップフロップ３５と制御スイッチ３４とを備えている。遅延回路３１及び３２には、それぞれτ１とτ３の遅延時間が予め設定されている。ＯＲ回路３３は、遅延回路３１及び３２からの出力に対してＯＲ演算を行い出力する。

Ｄフリップフロップ３５は、入力端子Ｄに論理値１に対応する電圧（Ｈｉｇｈ電圧）が入力されている場合に、クロック端子Ｔに電圧が入力されると出力端子Ｑから論理値１に対応する電圧（Ｈｉｇｈ電圧）を出力する。また、入力端子Ｄに論理値０に対応する電圧（Ｌｏｗ電圧）が入力されている場合に、クロック端子Ｔに電圧が入力されると出力端子Ｑから論理値０に対応する電圧（Ｌｏｗ電圧）を出力する。クロック端子に電圧が入力されていない場合には、入力端子Ｄに入力される論理値に対応する電圧に関わらず、出力端子Ｑから出力される論理値は直前に出力される論理値に対応する電圧が継続して出力される。

制御スイッチ３４は、制御端子３４−１に一定電圧が入力される間、スイッチをＯＮにして、端子３４−２と端子３４−３を接続し、端子３４−２に接続されるＤＣ電源２１からの電源を端子３４−３に接続されるベースバンド部２０に供給する。

ベースバンド部２０は、制御スイッチ３４と遅延回路１４とに接続されており、制御スイッチ３４によりＤＣ電源２１から電源が供給された際に起動して、遅延回路１４により入力される信号に所定の処理を行う。ここで、所定の処理とは、例えば、遅延回路１４から出力される電圧値の高低の組み合わせから構成されるベースバンド信号に復号を行って論理値を算出し、算出した論理値に対応するデジタル信号を出力する等の処理である。

なお、第１実施形態においては、別紙特許請求の範囲に記載の電源供給源は、ＤＣ電源２１に対応し、受信手段は、ＲＦ受信部１１に対応し、相関判定手段は、マッチドフィルタ１２に対応し、電圧制御手段は、判定制御部３０に対応し、超過周期検出手段は、判定制御部３０における遅延回路３１、遅延回路３３、ＯＲ回路３３及びＤフリップフロップ３５の構成に対応し、信号処理手段はベースバンド部２０に対応する。また、パルス変換は、Ａ／Ｄ変換器１３に対応し、遅延手段は、遅延回路１４に対応する。また、第１の遅延回路は、遅延回路３１に対応し、第２の遅延回路は、遅延回路３２に対応し、論理回路は、ＯＲ回路３３に対応し、順序回路は、Ｄフリップフロップ３５に対応する。

図１の無線受信機１ａは、図２に示すような複数のパルス列から構成される無線信号を受信し、送信側で入力された送信情報に対応する上述した所定のリファレンス信号が含まれている場合（図２における希望波の部分）には、無線受信機１ａのベースバンド部２０を起動させて、受信した無線信号に含まれる送信情報を読み出させる。また、それ以外の信号、すなわち送信情報が含まれていない無線信号（図２における不要波の部分）を受信した場合、ベースバンド部２０を起動させない、あるいは起動されている場合には強制的に停止させる構成を有する。以下、この構成を有する無線受信機１ａの動作について図３を参照しつつ説明する。

図３は、第１実施形態に係る無線受信機１ａにおける動作を示した各機能部の入出力信号を示したタイミングチャートである。
図３（ａ）〜（ｌ）は、それぞれ図１における信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｌの英字に対応し、信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｌの電圧波形を示している。

図３（ａ）は、ＲＦ受信部１１に入力される複数のパルス列から構成される無線信号Ｓ１ａであり、当該無線信号には、所定のリファレンス信号が含まれる希望波と、所定のリファレンス信号が含まれない不要波とが存在する。ＲＦ受信部１１は信号Ｓ１ａを受信し、受信した信号を増幅し、図３（ｂ）で示すアナログ信号Ｓ１ｂを出力する。このアナログ信号Ｓ１ｂは、分岐され、マッチドフィルタ１２とＡ／Ｄ変換器１５に入力される。

アナログ信号Ｓ１ｂが入力されると、マッチドフィルタ１２は、入力されるアナログ信号Ｓ１ｂに対して予め設定される所定のリファレンス信号と相関演算を行い、入力されるアナログ信号Ｓ１ｂに含まれているパルス列と所定のリファレンス信号のパルス列とが一致する場合に、図３（ｃ）に示す相関ピーク信号Ｓ１ｃを出力する。

Ａ／Ｄ変換器１５にアナログ信号Ｓ１ｂが入力されると、Ａ／Ｄ変換器１５は、入力されるアナログ信号Ｓ１ｂに含まれるパルス列の１つのパルスごとに一定時間、一定のＤＣ電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器１５から出力される電圧信号は、遅延回路１６に入力され、遅延回路１６によってτ２時間遅延された後に、図３（ｄ）に示す電圧信号Ｓ１ｄとして出力される。また、Ａ／Ｄ変換器１５によって変換される際に、パルス列の１つのパルスに基づいて一定時間、一定のＤＣ電圧が出力されるが、この一定時間は、一定間隔でパルス列が存在する間は、一定電圧が途切れることなく連続して出力されるように予め設定される。すなわち、希望波のパルス列の群や不要波のパルス列の群の個々のパルス列の間隔では一定の電圧が連続して出力されるが、希望波の群と不要波の群との間では、電圧が出力されないように設定される。なお、τ２はマッチドフィルタ１２の処理による遅延を考慮して予め設定される遅延時間である。

制御端子１７−１に信号Ｓ１ｄが入力されると、制御スイッチ１７は、信号Ｓ１ｄに含まれる上記の一定電圧が入力されている間、スイッチをＯＮにして端子１７−２と端子１７−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源をＡ／Ｄ変換器１３に供給する。このとき、ＤＣ電源２１から供給される電圧信号は、図３（ｋ）に示すように一定時間、一定電圧を有する電圧信号Ｓ１ｋとなり、無線信号の最初のパルス列が入力されてからτ２時間遅延された後にＡ／Ｄ変換器１３に供給される。

電圧信号Ｓ１ｋに含まれる一定電圧が入力されている間、Ａ／Ｄ変換器１３は起動し、マッチドフィルタ１２から出力される相関ピーク信号Ｓ１ｃに対してアナログ信号からベースバンド信号への変換を行い、図３（ｅ）に示すベースバンドのパルス信号Ｓ１ｅを出力する。このとき、Ａ／Ｄ変換器１３は、相関ピーク信号Ｓ１ｃに含まれる各パルス間隔ｔ２の半分（ｔ２／２）以下の長さｔ１となるパルス幅を有するパルス信号Ｓ１ｅを出力するように予め設定される。

Ａ／Ｄ変換器１３から出力されるパルス信号Ｓ１ｅは、遅延回路１４に入力され、τ４時間遅延され、図３（ｊ）に示す信号Ｓ１ｊとして出力される。ここで、τ４は、後述する判定制御部３０から出力される信号のタイミングを考慮して予め設定される遅延時間である。

また、Ａ／Ｄ変換器１３から出力されるパルス信号Ｓ１ｅは、判定制御部３０にも入力され、判定制御部３０の内部で、分岐され、Ｄフリップフロップ３５の入力端子Ｄと、遅延回路３１と、遅延回路３２とに入力される。遅延回路３１は、τ１時間遅延させ、図３（ｆ）に示す信号Ｓ１ｆを出力する。遅延回路３２は、τ３時間遅延させ、図３（ｇ）に示す信号Ｓ１ｇを出力する。ここで、τ１は、正の値であり、パルス信号Ｓ１ｅのパルス幅ｔ１よりも小さい値となるように予め設定され、τ３は、パルス信号Ｓ１ｅのパルス間隔ｔ２よりも大きい値でパルス間隔ｔ２とパルス幅ｔ１の和よりも小さい値となるように予め設定される。

遅延回路３１と遅延回路３２から出力される信号Ｓ１ｆと信号Ｓ１ｇとが入力されると、ＯＲ回路３３は、入力されるそれぞれの電圧値に基づいてＯＲ演算を行い、図３８（ｈ）に示す信号Ｓ１ｈを出力する。

ここで、パルス信号Ｓ１ｅのパルス幅をパルス間隔の半分であるｔ１（＝＜ｔ２／２）とする理由及びｔ１、ｔ２、τ１、τ３の関係について説明する。また、ここでの説明の前提として、Ｈｉｇｈ電圧が入力されることを、論理値１が入力されると記載し、Ｌｏｗ電圧が入力されることを、論理０が入力されるとして記載する。

上述したようにＤフリップフロップ３５は、入力端子Ｄに論理値１が入力されている場合に、クロック端子Ｔに論理値１が入力されると、出力端子Ｑから論理値１を出力する。つまり、パルス信号Ｓ１ｅが入力端子Ｄに入力された後、τ１時間遅れたときに信号Ｓ１ｈがクロック端子Ｔに入力されると、出力端子Ｑから論理値１が出力される。ｔ１時間経過後に、パルス信号Ｓ１ｅはＬｏｗ電圧となるが、パルス信号Ｓ１ｅがＬｏｗ電圧の間には、信号Ｓ１ｈから論理値１が入力されない、すなわち立ち上がりの電圧が入力されないため、出力端子Ｑからは論理値１が継続して出力される。つまり、パルス信号Ｓ１ｅの後、常にパルス幅ｔ１より小さい遅延時間であるτ１時間にクロック端子Ｔに論理値１が入力されるため、出力端子Ｑからは論理値１が継続して出力されることになる。

一方、パルス信号Ｓ１ｅの最後のパルスに対応する論理値１が入力端子Ｄに入力されると、同じくτ１時間後にクロック端子Ｔに論理値１が入力され、出力端子Ｑから論理値１が継続して出力される。最後のパルスに対応する論理値１が入力された後、ｔ２時間経過後に、パルスが存在しない場合には、相関ピーク信号であるパルス信号Ｓ１ｅが終了したとみなすことができ、このときにクロック端子Ｔから論理値１が入力されると、出力端子Ｑは論理値０を出力する。これにより、図３（ｉ）に示す信号Ｓ１ｉが得られることになる。

このとき、τ３をｔ２より大きい値としたのは、パルス信号Ｓ１ｅによる入力がなくなった後に、ＯＲ回路３３から最後に出力される信号Ｓ１ｈのパルス信号によりクロック端子Ｔから論理値１を入力、すなわち立ち上がり電圧を入力するためであり、ｔ２＋ｔ１より小さい値としたのは、入力端子ＤにＬｏｗ電圧が入力されているときに、クロック端子Ｔから論理値１が入力され、出力端子Ｑから論理値０が出力されないようにするためである。

制御端子３４−１に信号Ｓ１ｉが入力されると、制御スイッチ３４は、信号Ｓ１ｉに含まれる一定電圧が入力されている間、スイッチをＯＮにして、端子３４−２と端子３４−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源がベースバンド部２０に供給され、ベースバンド部２０が起動する。このときのＤＣ電源２１から供給される電源の電圧信号は、図３（ｌ）に示す一定時間、一定電圧を有する電圧信号Ｓ１ｌとなる。

また、パルス信号Ｓ１ｅは、遅延回路１４にも入力され、遅延回路１４によりτ４時間遅延されて出力され、図３（ｊ）に示す信号Ｓ１ｊが起動されているベースバンド部２０に入力される。ここで、τ４は、τ１以上の値であって、ｔ２−ｔ１より小さい値が設定される。τ１以上の値を設定する理由は、ベースバンド部２０にＤＣ電源２１からの電源が供給されてから信号Ｓ１ｊが入力される必要があるからである。ｔ２−ｔ１より小さい値を設定する理由は、信号Ｓ１ｈによりＤフリップフロップ３５の出力端子Ｑから論理値１が出力されて論理値０が出力されるまでの時間で、最も短くなる場合が、遅延回路３２のτ３に最小の値が設定されている場合であり、最小の値がほぼｔ２に近い値であると仮定すると、最後のパルス信号をベースバンド部２０に入力するためには多くともｔ２からパルス信号のパルス幅ｔ１引いた値より小さい値に留める必要があるからである。ベースバンド部２０にＤＣ電源２１から供給される電源の電圧信号Ｓ１ｌの時間幅は、入力される信号Ｓ１ｊの全てのパルス信号がベースバンド部２０に入力されるような時間幅であるから、信号Ｓ１ｊに含まれるパルス信号が全てベースバンド部２０に入力されて処理されることになる。

なお、第１実施形態においては、別紙特許請求の範囲に記載のパルス信号の周期は、上記のｔ２に対応し、パルス幅は、上記のｔ１に対応し、遅延時間τ４は、遅延時間に対応し、遅延時間τ１は、第１の遅延時間に対応し、τ３は、第２の遅延時間に対応する。

上記の第１実施形態では、マッチドフィルタ１２から出力され、Ａ／Ｄ変換器１３によって変換されて出力されるパルス信号Ｓ１ｅに基づいて、パルス信号Ｓ１ｅが存在する間、ＤＣ電源２１からの電源がベースバンド部２０に供給されるよう、判定制御部３０にて一定時間一定電圧を出力する構成とした。また、判定制御部３０から一定時間一定電圧が出力される時間にあわせてパルス信号Ｓ１ｅをベースバンド部２０に入力するためにパルス信号Ｓ１ｅを遅延させる遅延回路１４を備える構成とした。これにより、受信するパルス列に所定のリファレンス信号が存在し、相関ピーク信号が出力される間、ベースバンド部２０を起動させ、相関ピーク信号が存在しなくなった後、できるだけ早い時間に停止させることが可能となる。また、相関ピーク信号を処理する間のみベースバンド部２０を起動させることになるため、ベースバンド部２０によって消費される電力を削減することが可能となる。

また、ＲＦ受信部１１から出力されるアナログ信号Ｓ１ｂに基づいて一定時間一定電圧を出力するように変換するＡ／Ｄ変換器１５と、Ａ／Ｄ変換器１５から出力される一定電圧をマッチドフィルタ１２の処理遅延に応じて遅延させて出力する遅延回路１６とを備える構成とした。また、更にマッチドフィルタ１２から出力される相関ピーク信号をベースバンド信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３が、遅延回路１６から信号Ｓ１ｄが出力されている間、ＤＣ電源からの電源の供給を受けて起動し、出力がなくなると停止する構成とした。これにより、さらにＡ／Ｄ変換器１３によって消費される電力を削減することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る無線受信機を図面を参照して説明する。
図４は、第２実施形態に係る無線受信機１ｂの内部構成を示すブロック図である。
第２実施形態に係る無線受信機１ｂは、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）無線通信方式に用いられることができ、ＵＷＢ通信における複数のパルス列を含む無線信号を受信して復号し、送信情報を読み出す用途等に用いられる。

ここで、ＵＷＢ無線通信方式とは、無線通信の方式のひとつであり、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行なう無線通信方式である。ＵＷＢ無線通信ではその周波数帯に送信される信号電力を雑音程度の強さにすることで、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することなく無線通信を行うことを特徴としており、パルス幅が数百ピコ秒の１パルスを無線通信に利用される。

図４において、第１実施形態に係る無線受信機１ａと同じ機能を有するブロックについては同じ符号を付し、以下、異なるブロックについて説明する。
増幅器４１は、アンテナ１０が受信する無線信号を増幅してアナログ信号として出力する。マッチドフィルタ１２−１及び１２−２は、第１実施形態に係る無線受信機１ａのマッチドフィルタ１２と同じ機能を有しており、それぞれに異なる第１の所定のリファレンス信号と第２の所定のリファレンス信号とが設定される。

制御スイッチ４２は、第１実施形態に係る制御スイッチ１７と同じ機能を有しており、制御端子４２−１に一定電圧が入力される間、スイッチをＯＮにして端子４２−２と端子４２−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源を増幅器４３−１及び４３−２に供給する。増幅器４３−１及び４３−２は、ＤＣ電源２１からの電源の供給を受けて起動し、それぞれマッチドフィルタ１２−１と１２−２とから出力される信号を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換器１３−１と１３−２は、第１実施形態に係る無線受信機１ａのＡ／Ｄ変換器１３と同じ機能を有しており、制御スイッチ１７により制御されるＤＣ電源２１からの電源の供給を受けて増幅器４３−１及び４３−２から出力されるアナログ信号が入力されると１つのパルスごとに一定時間、一定のＤＣ電圧を出力する。

遅延回路１４−１と１４−２は、第１実施形態に係る無線受信機１ａの遅延回路１４と同じ機能を有しており、入力される信号をτ４時間遅延させて出力する。ベースバンド部４５は、遅延回路１４−１と１４−２に接続され、判定制御部３０の制御スイッチ３４の制御によりＤＣ電源２１からの電源の供給を受けて、遅延回路１４−１と１４−２とから出力される信号に基づいてＵＷＢ無線通信方式における復号処理を行って送信データを再生する。

なお、第２実施形態においては、別紙特許請求の範囲に記載の電源供給源は、ＤＣ電源２１に対応し、受信手段は、増幅器４１に対応し、相関判定手段は、マッチドフィルタ１２−１に対応し、電圧制御手段は、判定制御部３０に対応し、超過周期検出手段は、判定制御部３０における遅延回路３１、遅延回路３３、ＯＲ回路３３及びＤフリップフロップ３５の構成に対応し、信号処理手段はベースバンド部４５に対応する。また、パルス変換は、Ａ／Ｄ変換器１３−１に対応し、遅延手段は、遅延回路１４−１に対応する。また、第１の遅延回路は、遅延回路３１に対応し、第２の遅延回路は、遅延回路３２に対応し、論理回路は、ＯＲ回路３３に対応し、順序回路は、Ｄフリップフロップ３５に対応する。

図５は、上述したＵＷＢ無線通信方式における無線送信機２ｂの概略構成を示した図であり、図６は無線送信機２ｂから送信される複数のパルス列を含む無線信号を示した図である。図５の無線送信機２ｂにおいて、マッチドフィルタ１、２、３は例えばＳＡＷマッチドフィルタであり、所定の変調方式として、スペクトラム拡散方式が適用される場合、入力されるデータ信号を予め設定されているＰＮ符号系列からなる拡散符号により拡散する。マッチドフィルタ１には、予め第１の拡散符号が設定され、マッチドフィルタ２と３には第１の拡散符号と異なる第２の拡散符号が設定されており、各拡散符号は、ＩＤＴの構造として作り込まれているものとする。パルス発振器７０は、一定のパルス間隔ｔ２でＵＷＢ通信のためのパルスを出力する。スイッチ７１は、生成する論理値０及び１に従って、遅延回路７２と遅延回路７３への接続を切り替える。遅延回路７２と遅延回路７３はそれぞれ入力される信号に対して＋Ｔと−Ｔの遅延を発生させて出力する。増幅器７４は、マッチドフィルタ１、２、３から出力される信号を合成して増幅し、増幅された信号がアンテナ７５により無線信号として送信される。

なお、上述したマッチドフィルタ１２−１に設定される第１の所定のリファレンス信号は、マッチドフィルタ１に設定した第１の拡散符号に対応し、マッチドフィルタ１２−２に設定される第２の所定のリファレンス信号は、マッチドフィルタ２及び３に設定した第２の拡散符号に対応するように設定される。このように設定することで、マッチドフィルタ１２−１では、マッチドフィルタ１によって拡散されたパルス列ＰＮ０に対して高い相関が得られ、マッチドフィルタ１２−２では、マッチドフィルタ２及び３によって拡散されたパルス列ＰＮ１に対して高い相関が得られることになる。

論理値０に対応するパルス列を生成する場合には、スイッチ７１を切り替えてパルス発振器７０が遅延回路７２が接続されるようにする。パルス発振器７０から出力されるパルスは、まずマッチドフィルタ１に入力され、マッチドフィルタ１に設定されている拡散符号により拡散され、図６（ａ）に示すパルス幅ｔ４のパルス列ＰＮ０として出力される。一方、スイッチ７１を介して遅延回路７２に入力されるパルスは、＋Ｔ時間遅延されて遅延回路７２から出力され、マッチドフィルタ２に入力される。マッチドフィルタ２は、遅延回路７２から出力されるパルスを拡散符号に基づいて拡散し、図６（ｂ）に示すパルス幅ｔ４のパルス列ＰＮ１（０）として出力される。増幅器７４は、パルス列ＰＮ０とパルス列ＰＮ１（０）とを合成して増幅し、増幅された信号がアンテナ７５により無線信号として送信される。
なお、パルス列ＰＮ０は、受信側で復号する際に、パルス列ＰＮ１（０）及びパルス列ＰＮ１（１）と対比され遅延を検出する際の基準信号として用いられる。
また、ＰＮ０及びＰＮ１に含まれるパルスの数はマッチドフィルタ１、２、３の構造等に依存する。

論理値１に対応するパルス列を生成する場合には、スイッチ７１を遅延回路７３が接続されるように切り替える。そして、その後の処理は論理値０の場合と同じく生成され、図６（ａ）に示すパルス列ＰＮ０と図６（ｃ）に示すパルス幅ｔ４のパルス列ＰＮ１（１）がそれぞれマッチドフィルタ１とマッチドフィルタ３から出力されることにより生成される。

遅延回路７２及び７３で設定する遅延時間Ｔ＝ｔ３とした場合に、受信側では、受信した無線信号からＰＮ０を抽出し、さらにＰＮ１を抽出し、ＰＮ０とＰＮ１の遅延時間を比較し、＋ｔ３であれば論理値０のデータ信号を受信したと判定し、遅延時間が−ｔ３であれば論理値１のデータを受信したと判定する。これにより、送信側で設定した送信情報が、受信側で再生されることになる。

次に、図７を参照しつつ第２実施形態に係る無線受信機１ｂの動作について説明する。
図７は、第２実施形態に係る無線受信機１ｂにおける動作を示した各機能部の入出力信号を示したタイミングチャートである。図７（ａ）〜（ｏ）は、それぞれ図４における信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｏの英字に対応し、信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｏの電圧波形を示している。
遅延回路１６、３１、３２に設定されるτ１、τ２、τ３と、相関ピーク信号がＡ／Ｄ変換器１３−１により変換されて出力されるパルス信号の間隔ｔ２と当該パルス信号のパルス幅ｔ１の関係は第１実施形態と同様である。また、遅延回路１４−１及び１４−２に設定されるτ４の値は、第１実施形態におけるτ４に更に、送信信号であるＰＮ０とＰＮ１のそれぞれのパルス列における時間差であるｔ３を考慮した値が設定される。

また、図７は、上述した無線送信機２ｂの遅延回路７２及び７３の遅延時間Ｔにｔ３が設定されている場合に、ＰＮ０とＰＮ１（１）とが希望波として無線信号により送信された場合の無線受信機１ｂにおける各ブロックの入出力信号を示している。

図７（ａ）は、増幅器４１に入力される複数のパルス列から構成される無線信号Ｓ２ａであり、当該無線信号には、無線送信機２ｂによって生成されて送信されるＰＮ０とＰＮ１（１）のパルス列が含まれる希望波と、ＰＮ０とＰＮ１（１）のパルス列が含まれない不要波とが存在する。増幅器４１は信号Ｓ２ａを受信し、受信した信号を増幅し、図７（ｂ）で示すアナログ信号Ｓ２ｂを出力する。このアナログ信号Ｓ２ｂは、分岐され、Ａ／Ｄ変換器１５とマッチドフィルタ１２−１及び１２−２に入力される。

アナログ信号Ｓ２ｂが入力されると、マッチドフィルタ１２−１は、入力されるアナログ信号Ｓ２ｂに対して第１の所定のリファレンス信号により相関演算を行い、入力されるアナログ信号Ｓ２ｂに含まれているパルス列と第１の所定のリファレンス信号のパルス列とが一致する場合に、図７（ｃ）に示す相関ピーク信号Ｓ２ｃを出力する。また、マッチドフィルタ１２−２も、入力されるアナログ信号Ｓ２ｂに対して第２の所定のリファレンス信号により相関演算を行い、入力されるアナログ信号Ｓ２ｂに含まれているパルス列と第２の所定のリファレンス信号のパルス列とが一致する場合に、図７（ｄ）に示す相関ピーク信号Ｓ２ｄを出力する。このとき、相関ピーク信号Ｓ２ｃとＳ２ｄとには、無線送信機２ｂにおける遅延回路７２で設定されるｔ３の時間差が存在する。

Ａ／Ｄ変換器１５にアナログ信号Ｓ２ｂが入力されると、Ａ／Ｄ変換器１５は、入力されるアナログ信号Ｓ２ｂに含まれるパルス列の１つのパルスごとに一定時間、一定のＤＣ電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器１５から出力される電圧信号は、遅延回路１６に入力され、遅延回路１６によってτ２時間遅延された後に、図７（ｅ）に示す電圧信号Ｓ２ｅとして出力される。遅延回路１６から出力される信号Ｓ２ｅは分岐され、制御スイッチ１７と４２とに入力される。また、τ２はマッチドフィルタ１２−１及び１２−２の処理遅延を考慮して予め設定される遅延時間である。

制御端子４２−１に信号Ｓ２ｅが入力されると、制御スイッチ４２は、信号Ｓ２ｅ含まれる上記の一定電圧が入力される間、スイッチをＯＮにして端子４２−２と端子４２−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源を増幅器４３−１及び４３−２に供給する。同様に、制御端子１７−１に信号Ｓ２ｅに含まれる上記一定電圧が入力される間、制御スイッチ１７は、信号Ｓ２ｅの電圧値に基づいてスイッチをＯＮにして端子１７−２と端子１７−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源をＡ／Ｄ変換器１３−１及び１３−２に供給する。

増幅器４３−１及び４３−２は、ＤＣ電源２１から電源が供給されることで起動し、それぞれに接続されるマッチドフィルタ１２−１及び１２−２から出力される相関ピーク信号Ｓ２ｃ及びＳ２ｄを増幅し、それぞれ図７（ｆ）及び（ｇ）に示す信号Ｓ２ｆ及び信号Ｓ２ｇを出力する。

Ａ／Ｄ変換器１３−１及び１３−２は、ＤＣ電源２１から電源が供給されることで起動し、それぞれに接続される増幅器４３−１及び４３−２から出力される信号Ｓ２ｆ及び信号Ｓ２ｇに対してアナログ信号からデジタル信号への変換を行い、図７（ｈ）及び（ｉ）に示すパルス信号Ｓ２ｈ及び信号Ｓ２ｉを出力する。ここで、図７（ｈ）のパルス信号Ｓ２ｈの幅ｔ２は、パルス発振器７０から発信されるパルス信号の発信周期と一致する。

Ａ／Ｄ変換器１３−１から出力されるパルス信号Ｓ２ｈは、判定制御部３０に入力され、判定制御部３０の内部で、分岐され、Ｄフリップフロップ３５の入力端子Ｄと、遅延回路３１と、遅延回路３２とに入力される。パルス信号Ｓ２ｈは、遅延回路３１によりτ１時間遅延され、図７（ｊ）に示す信号Ｓ２ｊとして出力される。また、遅延回路３２によりτ３時間遅延され、図７（ｋ）に示す信号Ｓ２ｋとして出力される。

遅延回路３１及び３２のそれぞれから出力される信号Ｓ２ｊ及び信号Ｓ２ｋがＯＲ回路３３に入力されると、ＯＲ回路３３は、入力される信号に基づいてＯＲ演算を行い、図７（ｌ）に示す信号Ｓ２ｌを出力する。パルス信号Ｓ２ｈ及び信号Ｓ２ｌが入力されると、Ｄフリップフロップ３５は、入力されるパルス信号Ｓ２ｈ及び信号Ｓ２ｌに基づいて出力端子Ｑから、図７（ｍ）に示す信号Ｓ２ｍを出力する。

制御端子３４−１に信号Ｓ２ｍが入力されると、制御スイッチ３４は、スイッチをＯＮにして、端子３４−２と端子３４−３を接続し、ＤＣ電源２１からの電源がベースバンド部４５に供給され、ベースバンド部４５が起動する。

Ａ／Ｄ変換器１３−１及び１３−２から出力されるパルス信号Ｓ２ｈ及び信号Ｓ２ｉは、それぞれ遅延回路１４−１及び１４−２にも入力され、τ４時間遅延され、それぞれ図７（ｎ）及び（ｏ）に示す信号Ｓ２ｎ及び信号Ｓ２ｏとして出力される。信号Ｓ２ｎ及び信号Ｓ２ｏが起動されているベースバンド部４５に入力されると、ベースバンド部４５は、ＰＮ０に対応する信号Ｓ２ｎとＰＮ１に対応する信号Ｓ２ｏの遅延時間を検出し、信号Ｓ２ｏが信号Ｓ２ｎよりｔ３時間進んでいるため、再生されるデータを論理値１として出力する。

ここで、第２実施形態に係る遅延回路１４−１及び１４−２に設定する遅延時間τ４をτ１＋ｔ３以上の値であって、（ｔ２−ｔ１）−ｔ３より小さい値としている理由について説明する。第１実施形態では、ベースバンド部が起動されている間に、遅延回路１４から出力される信号が全て入力されるようにする条件としてτ４をτ１以上の値であって、ｔ２−ｔ１より小さい値としていた。第２実施形態では、基準となるＰＮ０の前後ｔ３時間にＰＮ１（０）及びＰＮ１（１）のパルス列が存在する場合があるため、これらが全てベースバンド部４５が起動されている間に入力されるようにするため、前後の時間をｔ３時間制限し、τ１＋ｔ３以上の値であって、（ｔ２−ｔ１）−ｔ３より小さい値としている。これにより、ＤＣ電源２１から電源が供給されベースバンド部４５が起動している間に、希望波の信号が全てベースバンド部４５に入力されて処理されることになる。

なお、第２実施形態においては、別紙特許請求の範囲に記載のパルス信号の周期は、上記のｔ２に対応し、パルス幅は、上記のｔ１に対応し、遅延時間τ４は、遅延時間に対応し、遅延時間τ１は、第１の遅延時間に対応し、τ３は、第２の遅延時間に対応する。

上記の第２実施形態の構成により、ＵＷＢ無線通信方式の無線受信機１ｂにおいても受信するパルス列に基づいて、受信するパルス列に第１の所定のリファレンス信号のパルス列が含まれている場合、ベースバンド部４５を起動させ、第１の所定のリファレンス信号が含まれていない場合、ベースバンド部４５を停止させることができる構成とした。これにより、ＵＷＢ無線通信方式においても、受信するパルス列に所定のリファレンス信号が存在し、相関ピーク信号が出力される間、ベースバンド部４５を起動させ、相関ピーク信号が存在しなくなった後、できるだけ早い時間に停止させることが可能となる。また、相関ピーク信号を処理する間のみベースバンド部４５を起動させることになるため、ベースバンド部４５によって消費される電力を削減することが可能となる。

第１実施形態に係る無線受信機の内部構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る無線受信機が受信する無線信号を示す図である。 第１実施形態に係る無線受信機の各ブロックにおいて入出力される信号を示した図である。 第２実施形態に係る無線受信機の内部構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る無線送信機の概略ブロック図である。 第２実施形態に係る無線信号を示す図である。 第２実施形態に係る無線受信機の各ブロックにおいて入出力される信号を示した図である。

符号の説明

１ａ 無線受信機
１１ ＲＦ受信部
１２ マッチドフィルタ
２１ ＤＣ電源
２０ ベースバンド部
３０ 判定制御部

Claims (3)

1. 所定の変調方式で変調された複数のパルス列からなる無線信号を受信する受信手段と、
   前記受信した無線信号に含まれる各前記パルス列と、前記変調方式に基づき予め設定された相関特性との整合の有無を判定し、当該整合がとれるタイミングでピーク波形を有する相関ピーク信号を出力する相関判定手段と、
   電圧供給源からの電圧供給時のみ起動状態となり、前記相関判定手段から出力される相関ピーク信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と、
   前記相関判定手段から出力される相関ピーク信号に基づいて、前記電源供給源から前記信号処理手段への電圧供給を開始させる電圧制御手段と
   を備えることを特徴とする無線受信機。
2. 前記相関判定手段の出力段に接続され、前記ピーク波形を有する前記相関ピーク信号を所定のパルス幅を有するパルス信号に変換するパルス変換手段と、
   前記電圧制御手段に設けられ、前記パルス変換手段から出力されるパルス信号の周期が、前記相関特性との整合がとれるタイミング周期を超えた超過時点を検出する超過周期検出手段と、
   前記パルス変換手段及び前記信号処理手段間に接続され、前記相関特性との整合がとれるタイミングの周期と、前記パルス信号のパルス幅に対応する時間とに基づいて、前記超過周期検出手段における超過時点の検出に要した前記パルス信号の立下り時点が当該超過時点よりも前に到達するように設定した遅延時間だけ、前記パルス変換手段から出力される前記パルス信号を遅延させて前記信号処理手段に出力する遅延手段とを備え、
   前記電圧制御手段は、
   前記超過周期検出手段により超過時点が検出されたタイミングで、前記電源供給源から前記信号処理手段への電圧供給を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
3. 前記電圧制御手段は、
   前記パルス変換手段から出力されるパルス信号を、当該パルス信号のパルス幅に対応する時間より短い第１の遅延時間だけ遅延させる第１の遅延回路と、
   前記パルス変換手段から出力されるパルス信号を、前記第１の遅延時間に前記相関特性との整合がとれるタイミングの周期を加算した第２の遅延時間だけ遅延させる第２の遅延回路と、
   前記第１及び第２の遅延回路の出力の論理和を演算する論理回路と、
   前記パルス変換手段から出力されるパルス信号を信号入力端に受けると共に、前記論理回路の出力をクロック入力端に受け、当該パルス信号を出力端から出力する順序回路と、
   前記順序回路の出力に応じて、前記電源供給源から前記信号処理手段への電源供給のオンオフを切り換えるスイッチ回路とを備え、
   前記遅延手段では、
   前記第１の遅延回路における前記第１の遅延時間以上で、かつ前記相関特性との整合がとれるタイミングの周期から前記パルス信号のパルス幅に対応する時間を減算した時間未満までの時間範囲で前記遅延時間を設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線受信機。
   
   

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