JP2015149561A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手の変更又は通信相手の移動に拘わらず、ＡＧＣの収束を高速化し、受信信号の検出精度の劣化を抑制する。
【解決手段】受信装置１００は、受信アンテナにおいて信号を受信して量子化し、量子化された信号の電力に応じてゲインを調整するゲイン制御部ＧＣＮＴと、量子化された信号の電力とゲインとを基に、受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力を推定する電力推定部１１１と、量子化された信号のヘッダ領域の受信誤りを検出する誤り検出部１１４と、を備え、ゲイン制御部ＧＣＮＴは、量子化された信号のヘッダ領域の受信誤りの検出結果と受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値とを基に、ゲインの探索範囲を調整する。
【選択図】図１

Description

本開示は、受信信号の電力に応じて、利得を制御する受信装置に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、例えばＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineering, Inc.）８０２．１１ａｄの通信規格の標準化が進められている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）と呼ばれるアクセス制御方式が採用されている。

ＣＳＭＡ／ＣＡでは、受信装置は、無線伝送路に存在する信号を検出し、検出した信号の変動幅がＡＤＣ（Analog Digital Converter）のダイナミックレンジに収まるように、検出した信号を増幅するための利得（ゲイン）を調整する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、パケットの先頭にプリアンブルと呼ばれるトレーニング系列（Training Sequence）が付与され、受信装置は、プリアンブルを用いて自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）を実行する。

ここで、限られたプリアンブル区間においてＡＧＣを高速に収束させる技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に示す無線通信装置は、過去の通信におけるＡＧＣの最適な利得値を記憶し、待受け期間に、記憶されている利得値を各ＡＧＣ回路の待受け利得値として設定することにより、通信を再開する場合に、最適な利得値を決定するまでの収束時間を短縮する。

特開２００５−２７８０１７号公報

特許文献１において、無線通信装置が、無線通信装置に近接する端末（便宜的に「端末Ａ」と称する）と無線通信装置から遠方に存在する端末（便宜的に「端末Ｂ」と称する）と通信する場合、端末Ａとの通信におけるＡＧＣの利得値は、距離が短いために小さい利得値に収束する。

しかし、端末Ａとの通信において収束したＡＧＣの利得値が待受け利得値として設定されると、遠方の端末Ｂから到来した信号は、無線通信装置における待受け利得が小さいので、ＡＧＣの収束に時間がかかり、信号の復調が遅れ、信号の検出精度が劣化するという課題がある。また、端末Ａの移動によっても、無線通信装置における待受け利得が適さなくなるので、同様にＡＧＣの収束に時間がかかり、信号の復調が遅れ、信号の検出精度が劣化する。

本開示は、上述した従来の課題を解決するために、通信相手の変更又は通信相手の移動に拘わらず、ＡＧＣの収束を高速化し、受信信号の検出精度の劣化を抑制する受信装置を提供することを目的とする。

本開示は、受信アンテナにおいて信号を受信して量子化する受信装置であって、量子化された前記信号の電力に応じて、前記受信装置におけるゲインを調整するゲイン制御部と、量子化された前記信号の電力と、前記受信装置におけるゲインとを基に、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力を推定する電力推定部と、量子化された前記信号の所定領域の受信誤りを検出する誤り検出部と、を備え、前記ゲイン制御部は、量子化された前記信号の所定領域の受信誤りの検出結果と前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値とを基に、前記ゲインの探索範囲を調整する、受信装置を提供する。

本開示に係る受信装置によれば、通信相手の変更又は通信相手の移動に拘わらず、ＡＧＣの収束を高速化し、受信信号の検出精度の劣化を抑制できる。

本実施形態の受信装置の内部構成を簡略に示すブロック図 本実施形態の受信装置の内部構成を詳細に示すブロック図 本実施形態の受信装置が受信するパケットの構造と、パケットに付加される誤り検出符号との説明図 （Ａ）相関検出の説明図、（Ｂ）電力検出の説明図 本実施形態の受信装置における受信処理の全体的な動作手順の一例を説明するフローチャート 本実施形態の受信装置における待受けゲインの設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャート 本実施形態の受信装置における信号の検出処理の動作手順の一例を説明するフローチャート 本実施形態の受信装置におけるＡＧＣ処理の動作手順の一例を説明するフローチャート 本実施形態の受信装置における初回受信信号に応じたゲイン探索範囲の設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャート 本実施形態の受信装置における２回目以降の通信時の受信信号に応じたゲイン探索範囲の設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャート 従来技術における強電界、中電界、弱電界毎の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャート 本実施形態の受信装置における強電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャート 本実施形態の受信装置における中電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャート 本実施形態の受信装置における弱電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャート

以下、本開示に係る受信装置の実施形態（以下、「本実施形態」という）について、図面を参照して説明する。本実施形態の受信装置は、無線ＬＡＮの通信規格（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）に対応した情報通信端末であり、例えばスマートフォン又はタブレット端末である。但し、本実施形態の受信装置は、スマートフォン又はタブレット端末に限定されない。

図１は、本実施形態の受信装置１００の内部構成を簡略に示すブロック図である。図２は、本実施形態の受信装置１００の内部構成を簡略に示すブロック図である。図１に示す受信装置１００は、受信アンテナＡｎｔが接続された高周波信号処理回路ＲＦＣと、アナログデジタル変換部１０４と、信号検出部ＤＴＳと、ゲイン制御部ＧＣＮＴと、電力推定部１１１と、復調部１１２と、復号部１１３と、誤り検出部１１４とを含む。

高周波信号処理回路ＲＦＣは、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）１０１と、周波数変換部（ＭＩＸ：mixer）１０２と、可変増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier）１０３とを有する。信号検出部ＤＴＳは、電力演算部１０５と、相関演算部１０６と、信号検出判定部１０７とを有する。ゲイン制御部ＧＣＮＴは、待受けゲイン設定部１０８と、ゲイン探索範囲設定部１０９と、ゲイン決定部１１０とを有する。

以下、図１又は図２に示す受信装置１００の各部の動作について説明する。

受信アンテナＡｎｔは、受信装置１００の通信相手である外部（例えば不図示の送信装置）から送信された高周波信号（例えばミリ波）を受信する。受信アンテナＡｎｔにおいて受信された高周波信号は高周波信号処理回路ＲＦＣに入力される。

高周波信号処理回路ＲＦＣは、ゲイン制御部ＧＣＮＴにより決定されたゲイン（合算ゲインＧ）を用いて、受信アンテナＡｎｔにおいて受信された高周波信号を増幅する。高周波信号処理回路ＲＦＣは、受信装置１００における局部発振信号（ローカル信号、不図示）を用いて、受信アンテナＡｎｔにおいて受信された高周波信号をベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号は、アナログデジタル変換部１０４に入力される。

低雑音増幅器１０１は、ゲイン決定部１１０により決定された低雑音増幅器１０１のゲインを用いて、受信アンテナＡｎｔにおいて受信された高周波信号を増幅して周波数変換部１０２に出力する。

周波数変換部１０２は、受信装置１００における局部発振信号（ローカル信号、不図示）を用いて、低雑音増幅器１０１により増幅された高周波信号の周波数をダウンコンバートし、高周波信号をベースバンド信号に変換して可変増幅器１０３に出力する。

可変増幅器１０３は、ゲイン決定部１１０により決定された可変増幅器１０３用のゲインを用いて、周波数変換部１０２から出力されたベースバンド信号を増幅してアナログデジタル変換部１０４に出力する。

アナログデジタル変換部１０４は、可変増幅器１０３により増幅されたアナログのベースバンド信号を量子化することにより、デジタルのベースバンド信号にＡＤ（Analog Digital）変換して電力演算部１０５、相関演算部１０６及び復調部１１２に出力する。

受信装置１００は、後述する待受けゲイン設定部１０８が待受けゲインＧｓを設定した後に、受信信号の待受け状態に移行する。以下、受信信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４において量子化された受信信号を「量子化受信信号」と定義する。また、待受けゲイン設定部１０８における待受けゲインＧｓの設定処理の詳細については、図６を参照して後述する。

信号検出部ＤＴＳは、受信信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４からの出力、即ち、量子化受信信号の電力演算値と量子化受信信号の相互相関値とを基に、信号の検出の有無を判定する。信号検出部ＤＴＳは、信号を検出したと判定すると、信号を検出したことを通知するキャリアセンス信号を出力する。

具体的には、信号検出判定部１０７は、第１の信号検出の判定基準として、電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力演算値を用い、第２の信号検出の判定基準として、相関演算部１０６により演算された量子化受信信号と予め保持している既知系列（後述参照）との相互相関値とを用いる。信号検出判定部１０７は、量子化受信信号の電力演算値と、量子化受信信号と既知系列（後述参照）との相互相関値とを用いて、信号の検出の有無を判定する。信号検出判定部１０７は、信号を検出した場合の検出方法（即ち、電力検出又は相関検出のどちらにより信号が検出されたと判定したか）を示す信号検出情報をゲイン探索範囲設定部１０９に通知する。

また、信号検出判定部１０７は、信号を検出したと判定すると、信号を検出したことを通知するキャリアセンス信号を出力し、更に、検出された信号が後述する自システムからの信号であると判定した場合には、検出された信号を復調させるための制御信号を復調部１１２に出力する。信号検出判定部１０７の具体的な判定動作の詳細については、図７を参照して後述する。

以下、電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力演算値によって、信号の検出が判定された場合の信号検出方法を「電力検出」と定義し、相関演算部１０６により演算された量子化受信信号と予め保持している既知系列（後述参照）との相互相関値によって、信号の検出が判定された場合の信号検出方法を「相関検出」と定義する。

電力演算部１０５は、待受けゲインＧｓが設定された後に、例えば量子化受信信号の振幅を二乗して一定時間のサンプル（例えば１６サンプル）を平均化することにより、量子化受信信号の電力Ｐｒｑを演算して信号検出判定部１０７、待受けゲイン設定部１０８、ゲイン決定部１１０及び電力推定部１１１に出力する（図４（Ｂ）参照）。図４（Ｂ）は、電力検出の説明図である。電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超える場合に、信号検出判定部１０７は、信号を検出したと判定する。

なお、信号検出判定部１０７は、量子化受信信号の電力Ｐｒｑを用いた電力検出により、自システム（例えば受信装置１００と同一の通信規格（ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）に対応した送信装置、以下同様。）から送信された信号以外に、他システム（例えば受信装置１００と異なる通信規格に対応した送信装置、以下同様。）からの干渉信号も検出できる。

図４（Ｂ）では、受信装置１００が信号を受信したタイミングにおいて、信号と熱雑音とを合わせた合算電力値が、受信信号の時間長に対して、比較的短時間に立ち上がるので、信号検出の瞬時性が高く、即ち、信号の検出に要する時間が短い。例えば、量子化受信信号の電力が熱雑音の電力に対して十分に大きく、通信相手との通信路における受信強度の強さを示す受信ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が高い場合には、信号と熱雑音とを合わせた合算電力値の立ち上がりが早い。但し、受信ＳＮＲが低くなるにつれ、量子化受信信号の電力が熱雑音の電力より相対的に小さくなるため、信号と熱雑音とを合わせた合算電力値の立ち上がりが遅くなり、信号検出のタイミングが遅くなる。

相関演算部１０６は、量子化受信信号と予め保持している既知系列（トレーニング系列）との間の相互相関値を演算し、相互相関値を信号検出判定部１０７に出力する。トレーニング系列とは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、図３に示すパケットの先頭に付加されるプリアンブルＰＲＢを構成するゴレイ系列（Golay Sequence）であるが、ゴレイ系列に限定されない。図３は、本実施形態の受信装置１００が受信するパケットの構造と、パケットに付加される誤り検出符号との説明図である。

受信装置１００の通信相手である送信装置（不図示）は、先頭にプリアンブルＰＲＢを付加したパケットを送信する。プリアンブルＰＲＢは、複数のトレーニング系列Ａ１，Ａ２〜ＡＮが結合された構成である。

相関演算部１０６は、複数のトレーニング系列Ａ１〜ＡＮを保持し、量子化受信信号のプリアンブルＰＲＢ内の複数のトレーニング系列Ａ１〜ＡＮと予め保持している複数のトレーニング系列Ａ１〜ＡＮとの間の相互相関値Ｒｒｑを演算する（図４（Ａ）参照）。図４（Ａ）は、相関検出の説明図である。相関演算部１０６により演算された量子化受信信号とトレーニング系列Ａ１〜ＡＮとの相互相関値Ｒｒｑのピークが、図４（Ａ）に示す相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈを超える場合に、信号検出判定部１０７は、信号を検出したと判定する。

なお、自システムからの信号、つまり、自システムに含まれる通信相手である送信装置からの信号が受信装置１００において受信された場合には、相関演算部１０６により演算された相互相関値Ｒｒｑのピークは相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈを超えるが、他システムからの干渉信号が受信装置１００において受信された場合には、相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈを超える相互相関値Ｒｒｑのピークは出現しない。これにより、信号検出判定部１０７は、相関演算部１０６における相関検出により、量子化受信信号が自システムからの信号であるか、又は他システムからの干渉信号、つまり、自システムのパケットフォーマットと異なる信号であるかを判定できる。

また、相関演算部１０６は、トレーニング系列として相互相関値のサイドローブの抑圧特性が高い既知系列を用いることにより、相互相関値ＲｒｑのピークのＳＮＲを向上できる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおいて用いられるゴレイ系列は、相互相関値Ｒｒｑのサイドローブの抑圧特性が高い。

サイドローブを理想的に抑圧できる系列であれば、相互相関値ＲｒｑのピークのＳＮＲは、論理上、量子化受信信号のＳＮＲの系列長倍になる。例えば、系列長が１２８シンボルであれば、ＳＮＲが１２８倍になる。量子化受信信号のＳＮＲが小さい場合でも、相互相関値ＲｒｑのピークのＳＮＲは大きいので、相互相関値Ｒｒｑを用いた信号検出精度は高い。

一方、トレーニング系列を構成するシンボルが、受信装置１００によって全て受信されるまで、相関演算部１０６における相互相関値Ｒｒｑのピークは出現しない。例えば図４（Ａ）では、トレーニング系列Ａ１〜ＡＮそれぞれを構成するシンボル数が１２８シンボルである場合には、相互相関値Ｒｒｑのピークの出現は、量子化受信信号の受信開始時から１２８シンボル後となる。即ち、相関検出を用いた信号検出の判定には、待機時間が必要となる。

ゲイン制御部ＧＣＮＴは、受信信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４において量子化された熱雑音の電力を監視する。以下、受信信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４において量子化された熱雑音を「量子化雑音信号」と定義する。

ゲイン制御部ＧＣＮＴは、後述する電力推定部１１１により推定された量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒと、後述する誤り検出部１１４の誤り検出結果とを用いて、信号検出判定部１０７により検出された信号、即ち、量子化受信信号の電力Ｐｒｑに応じたＡＧＣ処理におけるゲイン探索範囲を調整する。

ゲイン制御部ＧＣＮＴは、信号検出判定部１０７により信号の検出が判定された後に、量子化受信信号のレベルの変動幅がアナログデジタル変換部１０４のダイナミックレンジに収まるように、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインを制御する。

待受けゲイン設定部１０８は、受信信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４から出力された量子化雑音信号の電力Ｐｎを監視する。待受けゲイン設定部１０８は、量子化雑音信号の電力Ｐｎが所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとなるように、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインを決定する。

待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔは、例えばアナログデジタル変換部１０４の出力振幅が最大となる電力の所定割合（例えば３割）とする。以下、待受け状態における低雑音増幅器１０１のゲインと可変増幅器１０３のゲインとの和を「待受けゲインＧｓ（Standby Gain）」という。

待受けゲイン設定部１０８は、量子化雑音電力Ｐｎが待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとなるように待受けゲインＧｓを大きな値に調整する。待受けゲインＧｓを大きな値に調整するのは、量子化前の受信信号の電力が小さくても、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３において増幅することで、アナログデジタル変換部１０４の量子化分解能以上の大きさに調整し、量子化受信信号の電力Ｐｒｑを電力検出するためである。待受けゲイン設定部１０８の具体的なＡＧＣの動作の詳細については、図８を参照して後述する。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、電力推定部１１１により推定された量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒと、後述する誤り検出部１１４の誤り検出結果とを用いて、信号検出判定部１０７により検出された信号、即ち、量子化受信信号の電力Ｐｒｑに応じたＡＧＣ処理におけるゲイン探索範囲を調整して設定する。ＡＧＣ処理におけるゲイン探索範囲とは、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインのゲイン探索範囲である。ゲイン制御部ＧＣＮＴのゲイン探索範囲設定部１０９の具体的な動作については、図９〜図１４を参照して後述する。

ゲイン決定部１１０は、後述するゲイン探索範囲設定部１０９により設定されたゲイン探索範囲において、待受けゲイン設定部１０８により設定された待受けゲインＧｓ（後述参照）と電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力Ｐｒｑとを用いて、ＡＧＣ処理を実行する。

言い換えると、ゲイン決定部１１０は、ゲイン探索範囲設定部１０９により設定されたゲイン探索範囲において、信号検出判定部１０７により検出された信号、即ち、量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔとなるように、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインを決定する。以下、低雑音増幅器１０１のゲインと可変増幅器１０３のゲインとの和を「合算ゲインＧ」という。

ゲイン決定部１１０は、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインを決定した後、低雑音増幅器１０１のゲインを低雑音増幅器１０１に設定し、更に、可変増幅器１０３のゲインを可変増幅器１０３に設定する。受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔは、例えばアナログデジタル変換部１０４の出力振幅が最大となる電力の所定割合（例えば６割）とする。なお、受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔは、後述する待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔより高い。

ゲイン決定部１１０は、量子化受信信号の電力Ｐｒｑが受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔより小さければ合算ゲインＧを大きくし、量子化受信信号の電力Ｐｒｑが受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔより大きければ合算ゲインＧを小さくする。ＡＧＣ処理の規定時間以内に量子化受信信号の電力Ｐｒｑが受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔに達しなければ、ＡＧＣ処理がタイムアウトしたとして、ゲイン決定部１１０は、ＡＧＣ処理を強制的に終了する。ゲイン決定部１１０の具体的なＡＧＣ処理の動作の詳細については、図８を参照して後述する。

電力推定部１１１は、ゲイン制御部ＧＣＮＴにおけるＡＧＣ処理、即ち、ゲイン決定部１１０における合算ゲインＧの決定と、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３への各ゲインの設定とが完了した後に、ゲイン決定部１１０により決定された合算ゲインＧと、電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力Ｐｒｑとを用いて、アナログデジタル変換部１０４において量子化される前の信号の電力を推定する。電力推定部１１１は、電力の推定値Ｐｒをゲイン制御部ＧＣＮＴのゲイン探索範囲設定部１０９に出力する。

ここで、電力推定部１１１における受信信号の電力の推定値Ｐｒは、例えばＡＧＣが完了（収束）した後の量子化受信信号の電力Ｐｒｑと、ＡＧＣが収束した後の合算ゲインＧとを用いて、数式（１）により示される。

復調部１１２は、信号検出判定部１０７が出力した制御信号に応じて、アナログデジタル変換部１０４により量子化された量子化受信信号を復調し、復調結果を復号部１１３に出力する。復調部１１２は、信号検出部ＤＴＳ及びゲイン制御部ＧＣＮＴにおけるＡＧＣが収束した後に、ヘッダＨＥＤの領域、ペイロードＰＬＤの領域の順に復調する。

復号部１１３は、復調部１１２の復調結果に対して所定の誤り訂正復号処理を実行し、送信装置から送信された情報ビットＩＢＴを復元して後段に出力する。

誤り検出部１１４は、復号部１１３により復元された情報ビットＩＢＴのヘッダ情報に対して所定の誤り検出処理を実行する。誤り検出部１１４は、ヘッダ情報に対する誤り検出結果をゲイン探索範囲設定部１０９に通知する。

本実施形態では、誤り検出部１１４がヘッダ情報及びペイロード情報の受信誤りを検出できるように、送信装置（不図示）は、情報ビットＩＢＴに所定の誤り検出符号ＥＲＤを付加してから受信装置１００に送信する。誤り検出符号ＥＲＤには、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号が用いられる。

本実施形態では、誤り検出符号ＥＲＤは、図３に示すパケットにおいてヘッダＨＥＤに対応して付加される。図３に示すヘッダＨＥＤは、ペイロードＰＬＤの復調に必要となる制御情報が格納されたフィールドである。ペイロードＰＬＤは、プリアンブルＰＲＢ及びヘッダＨＥＤに格納される制御情報以外の情報データ、例えば、画像データである。

本実施形態では、送信装置（不図示）は、外部雑音による受信誤りの耐性を高めるために、所定の誤り検出符号ＥＲＤをヘッダＨＥＤに対して付加し、更に、ヘッダＨＥＤに格納されるヘッダ情報を変調する。例えば、送信装置は、誤り検出符号ＥＲＤとして、符号化率の低い誤り訂正符号化を実行し、ヘッダ情報の変調として、多値数の小さい変調方式を用いる。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、ヘッダＨＥＤの誤り耐性を高めるためのヘッダフォーマットが用いられる。このため、ヘッダＨＥＤは外部雑音による誤り耐性が高いため、外部雑音による受信誤りの発生確率は低い。即ち、ヘッダＨＥＤの領域に対する受信誤りが発生した場合には、復調部１１２の復調の開始が遅れたことによる受信誤りである確率が高い。

また、本実施形態では、送信装置は、誤り検出符号ＥＲＤが付加されたヘッダ情報に対して、ペイロード情報に対して実行する誤り訂正符号よりも訂正能力が高い第一の誤り訂正符号を付加する。送信装置は、ペイロード情報に対しては、ヘッダ情報に対して付加する誤り訂正符号よりも訂正能力が低い第二の誤り訂正符号を付加する。

（受信装置１００における受信処理の全体的な動作の概要）
次に、本実施形態の受信装置１００の受信処理の全体的な動作手順について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の受信装置１００における受信処理の全体的な動作手順の一例を説明するフローチャートである。

図５において、受信装置１００は、先ず待受けゲイン設定部１０８において、待受けゲインＧｓを設定する（Ｓ１）。待受けゲイン設定部１０８における待受けゲインＧｓの設定処理の詳細については、図６を参照して説明する。受信装置１００は、待受けゲインＧｓを設定した後、送信装置（不図示）からの信号を待ち受ける（Ｓ２）。

受信装置１００は、信号検出判定部１０７が送信装置からの信号を検出しなければ（Ｓ３、ＮＯ）、信号を検出するまで、待ち受け期間となる（Ｓ２）。

一方、受信装置１００は、信号検出判定部１０７が送信装置からの送信信号を初めて検出、つまり、受信した場合には（Ｓ３及びＳ４、ＹＥＳ）、ゲイン探索範囲設定部１０９において、初回受信信号（所望信号の初回受信）に応じたＡＧＣ処理のゲイン探索範囲を設定する（Ｓ５）。ゲイン探索範囲設定部１０９における初回受信信号に応じたＡＧＣ処理のゲイン探索範囲の設定処理の詳細については、図９を参照して説明する。なお、送信装置からの送信信号とは、図３のパケット及び誤り検出符号を含む信号である。

また、受信装置１００は、初回受信信号に応じたＡＧＣ処理のゲイン探索範囲を設定した後、又は、信号検出判定部１０７が同一の送信装置からの送信信号を２回目以降に検出した場合には（Ｓ３−ＹＥＳ、Ｓ４−ＮＯ）、ゲイン決定部１１０において、アナログデジタル変換部１０４により量子化された量子化受信信号に対してＡＧＣ処理を実行する（Ｓ６）。ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣの詳細については、図８を参照して説明する。

受信装置１００は、アナログデジタル変換部１０４により量子化された量子化受信信号に対してＡＧＣ処理を実行した後、復調部１１２において量子化受信信号を復調し（Ｓ７）、復号部１１３において量子化受信信号の復調結果を復号する（Ｓ８）。

受信装置１００は、量子化受信信号の復調結果を復号した後、ゲイン探索範囲設定部１０９において、次に受信される信号（パケット）に応じたＡＧＣ処理のゲイン探索範囲を調整して決定する（Ｓ９）。

受信装置１００は、ステップＳ９に示すゲイン探索範囲を調整した後、同一の送信装置からの送信信号の待ち受けを継続する場合には（Ｓ２、ＹＥＳ）、同一の送信装置からの送信信号の待ち受けを継続しなくなるまで、ステップＳ２〜ステップＳ９の各処理を繰り返す。受信装置１００が同一の送信装置からの送信信号の待ち受けを継続しない場合に（Ｓ１０、ＮＯ）、図５に示す受信装置１００の動作は終了する。

（受信装置１００における待受けゲインＧｓの設定処理の詳細）
次に、本実施形態の受信装置１００における待受けゲインＧｓの設定処理の詳細について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の受信装置１００における待受けゲインＧｓの設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャートである。

図６において、待受けゲイン設定部１０８は、待受けゲインＧｓの初期値を設定する（Ｓ１１）。待受けゲイン設定部１０８は、待受けゲインＧｓの初期値を設定した後、信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４により量子化された量子化雑音信号の電力Ｐｎを監視する。具体的には、待受けゲイン設定部１０８は、電力演算部１０５が演算した量子化雑音信号の電力Ｐｎを測定する（Ｓ１２）。

待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎが所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとなるように、低雑音増幅器１０１及び可変増幅器１０３の各ゲインを決定する。

例えば、待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎと所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとが等しいと判定した場合には（Ｓ１３、ＹＥＳ）、待受けゲインＧｓの値は適正であるとして、図６に示す待受けゲインの設定処理を終了する。ここで、“Ａ＝＝Ｂ？ ”とはＡとＢの値が等しいかどうかを判定する条件分岐を表す。以降、同様の使い方をする。

また、待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎと所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとが等しくないと判定した場合には（Ｓ１３、ＮＯ）、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎが所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔより小さいか否かを判定する（Ｓ１４）。

待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎが所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔより小さいと判定した場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、待受けゲインＧｓの値に所定の待受けゲイン増加値ΔＧｓを加算し（Ｓ１５）、再度、電力演算部１０５が演算した量子化雑音信号の電力Ｐｎを測定する（Ｓ１２）。

一方、待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎが所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔより大きいと判定した場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、待受けゲインＧｓの値から所定の待受けゲイン増加値ΔＧｓを減算し（Ｓ１６）、再度、電力演算部１０５が演算した量子化雑音信号の電力Ｐｎを測定する（Ｓ１２）。

以上により、待受けゲイン設定部１０８は、ステップＳ１２において測定した量子化雑音信号の電力Ｐｎと所定の待受電力目標値Ｐｎ＿ｔａｒｇｅｔとが等しいと判定するまで、ステップＳ１４〜ステップＳ１６の各処理を繰り返す。

（受信装置１００における信号の検出処理の詳細）
次に、本実施形態の受信装置１００における信号の検出処理の詳細について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態の受信装置１００における信号の検出処理の動作手順の一例を説明するフローチャートである。図７に示すフローチャートの説明の前提として、図６に示す待受けゲインＧｓが待受けゲイン設定部１０８により設定されている。

図７において、信号検出判定部１０７は、待受けゲインＧｓが設定された後、信号の待受け状態において、アナログデジタル変換部１０４により量子化された量子化受信信号の電力Ｐｒｑ、即ち、電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力Ｐｒｑを測定する（Ｓ２１）。

信号検出判定部１０７は、ステップＳ２１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑが、所定の電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超えているか否かを判定する（Ｓ２２）。

信号検出判定部１０７は、ステップＳ２１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑが、所定の電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超えていると判定した場合には（Ｓ２２、ＹＥＳ）、電力検出により信号を検出したと判定する（Ｓ２３）。信号検出判定部１０７は、電力検出により信号を検出した旨の信号検出情報をゲイン探索範囲設定部１０９に出力する（Ｓ２４）。これにより、図７に示す信号検出判定部１０７の動作は終了する。

一方、信号検出判定部１０７は、ステップＳ２１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超えていないと判定した場合には（Ｓ２２、ＮＯ）、ステップＳ２５において相関演算部１０６が算出した相互相関値Ｒｒｑを取得する。なお、相関演算部１０６は、量子化受信信号のプリアンブルＰＲＢに付加されているトレーニング系列Ａ１〜ＡＮと相関演算部１０６が予め保持しているトレーニング系列Ａ１〜ＡＮとの間の相互相関値Ｒｒｑを算出している（Ｓ２５）。

信号検出判定部１０７は、ステップＳ２５において相関演算部１０６が算出した相互相関値Ｒｒｑが所定の相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈより大きいか否かを比較する（Ｓ２６）。

信号検出判定部１０７は、ステップＳ２５において相関演算部１０６が算出した相互相関値Ｒｒｑが所定の相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈより大きいと判定した場合には（Ｓ２６、ＹＥＳ）、相関検出により信号を検出したと判定する（Ｓ２７）。信号検出判定部１０７は、相関検出により信号を検出した旨の信号検出情報をゲイン探索範囲設定部１０９に出力する（Ｓ２４）。これにより、図７に示す信号検出判定部１０７の動作は終了する。

一方、信号検出判定部１０７は、ステップＳ２５において相関演算部１０６が算出した相互相関値Ｒｒｑが所定の相関閾値Ｒｒｑ＿ｔｈより小さいと判定した場合には（Ｓ２６、ＮＯ）、信号を検出しなかった旨の信号検出情報をゲイン探索範囲設定部１０９に出力する（Ｓ２４）。これにより、図７に示す信号検出判定部１０７の動作は終了する。

（受信装置１００におけるＡＧＣ処理の詳細）
次に、本実施形態の受信装置１００におけるＡＧＣ処理の詳細について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態の受信装置１００におけるＡＧＣ処理の動作手順の一例を説明するフローチャートである。図８に示すフローチャートの説明の前提として、図７に示すフローチャートにおいて、図７に示すフローチャートに従って、信号が検出された旨の信号検出情報がゲイン決定部１１０に入力されている。

図８において、ゲイン決定部１１０は、信号が検出された旨の信号検出情報を信号検出判定部１０７から取得した後、電力演算部１０５により演算された量子化受信信号の電力値Ｐｒｑを取得する（Ｓ３１）。

ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑと所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔとが等しいか否かを判定する（Ｓ３２）。ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑと所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔとが等しいと判定した場合には（Ｓ３２、ＹＥＳ）、図８に示すＡＧＣ処理を終了する。

一方、ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑと所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔとが等しくないと判定した場合には（Ｓ３２、ＮＯ）、所定の規定時間（例えばプリアンブルＰＲＢの符号長に応じた時間）以内に、ステップＳ３１において測定された量子化受信信号の電力Ｐｒｑを所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔに一致させることが困難である場合には（Ｓ３３、ＹＥＳ）、ＡＧＣ処理がタイムアウトしたとして、ＡＧＣ処理を強制的に終了する。

また、ゲイン決定部１１０は、未だ所定の規定時間が経過していない場合には（Ｓ３３、ＮＯ）、ステップＳ３１において測定した量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔより小さいか否かを判定する（Ｓ３４）。

ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３１において測定した量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔより小さいと判定した場合には（Ｓ３４、ＹＥＳ）、合算ゲインＧの値に所定のゲイン増加値ΔＧを加算したゲインを新たに合算ゲインＧとして設定する（Ｓ３５）。ゲイン決定部１１０は、ＬＮＡ１０１、ＶＧＡ１０３のゲインが新たに設定した合算ゲインＧとなるよう制御する。同一プリアンブルＰＲＢ内の次のシンボル、例えば、トレーニング系列Ａ１〜ＡＮに含まれるシンボルは、前述したように設定した新たな合算ゲインＧで信号増幅され、アナログデジタル変換部１０４で量子化される。量子化受信信号は、電力演算部１０５に入力され、電力演算部１０５は、量子化受信信号の電力Ｐｒｑを演算する（Ｓ３１）。

一方、ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３２において測定した量子化受信信号の電力Ｐｒｑが所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔより大きいと判定した場合には（Ｓ３４、ＮＯ）、合算ゲインＧの値から所定のゲイン増加値ΔＧを減算したゲインを新たに合算ゲインＧとして設定する（Ｓ３６）。ゲイン決定部１１０は、ＬＮＡ１０１、ＶＧＡ１０３のゲインが新たに設定した合算ゲインＧとなるよう制御する。同一プリアンブルＰＲＢ内の次のシンボル、例えば、トレーニング系列Ａ１〜ＡＮに含まれるシンボルは、前述したように設定した新たな合算ゲインＧで信号増幅され、アナログデジタル変換部１０４で量子化される。量子化受信信号は、電力演算部１０５に入力され、電力演算部１０５は、量子化受信信号の電力Ｐｒｑを演算する（Ｓ３１）。

以上により、ゲイン決定部１１０は、ステップＳ３１において測定した量子化受信信号の電力Ｐｒｑと所定の受信電力目標値Ｐｒｑ＿ｔａｒｇｅｔとが等しいと判定するまで、ステップＳ３３〜ステップＳ３６の各処理を繰り返す。

（受信装置１００の起動後の初回受信信号に応じたゲイン探索範囲の設定処理の詳細）
次に、本実施形態の受信装置１００の起動後の初回受信信号に応じてゲイン探索範囲の設定処理の詳細について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態の受信装置１００における初回受信信号に応じたゲイン探索範囲の設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャートである。図９に示すフローチャートの説明の前提として、図７に示すフローチャートに従って、電力検出又は相関検出により信号が検出された旨の信号検出情報がゲイン探索範囲設定部１０９に入力されている。

図９において、ゲイン探索範囲設定部１０９は、信号検出判定部１０７が出力した信号検出情報を基に、電力検出又は相関検出のどちらにより信号が検出されたかを判定する（Ｓ４１）。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、電力検出により信号が検出されたと判定した場合には（Ｓ４１、ＹＥＳ）、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする（Ｓ４２）。例えば、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ゲイン決定部１１０における合算ゲインＧの制御範囲を最大範囲に調整することにより、ゲイン探索範囲を広くする。合算ゲインＧの制御範囲の最大範囲とは、例えば低雑音増幅器１０１のゲインと可変増幅器１０３のゲインとの和である合算ゲインＧの最小値をＧｍｉｎ、合算ゲインＧの最大値をＧｍａｘとすると、［Ｇｍｉｎ，Ｇｍａｘ］の範囲である。

即ち、量子化受信信号の電力Ｐｒｑが電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超える程に大きい場合には、量子化受信信号の受信ＳＮＲが大きく、電力の立ち上がりが早い（図４（Ｂ）参照）。従って、相関検出により信号が検出されるタイミングよりも、電力検出により信号が検出されるタイミングの方が早い。

従って、電力検出により信号が検出されるタイミングが相関検出により信号が検出されるタイミングよりも早い場合には、ゲイン探索範囲設定部１０９は、受信装置１００と通信相手である送信装置（不図示）との間の通信路の受信強度が強電界であると推定できる。つまり、合算ゲインＧは現在の設定値から大きく下げられる必要があるので、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。
なお、受信装置１００と通信相手である送信装置（不図示）との間の通信路とは、受信装置１００が受信する送信装置からの送信信号の受信強度によって推定される。

一方、ゲイン探索範囲設定部１０９は、相関検出により信号が検出されたと判定した場合には（Ｓ４１、ＮＯ）、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を、合算ゲインＧの値が大きくなる範囲となるように狭くする（Ｓ４３）。例えば、合算ゲインＧの値が大きくなる範囲とは、合算ゲインＧの制御範囲の制限率をＲｎ（例えば０．３程度の値）とすると、［Ｒｎ×Ｇｍａｘ，Ｇｍａｘ］の範囲である。

即ち、量子化受信信号の電力Ｐｒｑが電力閾値Ｐｒｑ＿ｔｈを超えない場合には、量子化受信信号の受信ＳＮＲが小さい。この場合には、電力検出による信号の検出が困難となり、相関検出により信号が検出されると考えられる。

従って、相関検出により信号が検出されるタイミングが電力検出により信号が検出されるタイミングよりも早い場合には、ゲイン探索範囲設定部１０９は、受信装置１００と通信相手である送信装置（不図示）との間の通信路の受信強度が弱電界であると推定する。つまり、合算ゲインＧは現在の設定値から大きく下げられる必要は無いので、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。

これにより、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理の収束までに要する時間が短くなり、更に、所定のプリアンブルＰＲＢに対応した限られた時間の中で、相関検出により信号が検出されるまでに要する時間が長かった場合でも、ゲイン決定部１１０は、ＡＧＣ処理を高速に収束できる。即ち、復調部１１２における復調の開始が遅延しない。

このように、受信装置１００は、起動（立ち上げ）後の初回のパケットの受信、つまり、送信装置からの送信信号の初回受信において、信号検出判定部１０７が電力検出又は相関検出のどちらの方法により信号を検出するかを判定し、先に信号が検出された信号検出方法に従って、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を設定する（表１参照）。表１は、信号検出方法とゲイン探索範囲とを対応付けたテーブルである。

ここで、信号検出方法に基づいてＡＧＣ処理の合算ゲインＧのゲイン探索範囲が設定されると、受信装置１００と送信装置との間の通信路における受信強度が中電界である場合に、ゲイン探索範囲が適切にならない可能性がある。例えば、中電界では、強電界と比較して、電力検出によって信号が検出されるまでに要する時間が長くなり、相関検出によって信号が検出されるまでに要する時間と同程度になる。なお、電力検出が先に実行されるか、相関検出が先に実行されるかは、発生する熱雑音に依存する。

この場合に、電力検出によって信号が検出され、ゲイン探索範囲設定部１０９が合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くすると、ＡＧＣ処理の収束までに要する時間が長くなる。従って、電力検出によって信号が検出されるまでに要する時間とＡＧＣ処理の収束までに要する時間との両方が長くなり、復調部１１２における復調の開始が遅れ、復号部１１３により復元された情報ビットＩＢＴにエラーが発生する可能性がある。

そこで、中電界における復調開始の遅れを回避するために、ゲイン探索範囲設定部１０９は、次に受信するパケットに備えて、電力推定部１１１が推定した電力の推定値Ｐｒと、誤り検出部１１４が出力したヘッダ領域の誤り検出結果とを用いて、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を決定して設定する（図１０参照）。

（受信装置１００の２回目以降に受信する信号に対するゲイン探索範囲の設定）
次に、本実施形態の受信装置１００が受信する同一の送信装置からの送信信号であって、２回目以降の受信信号に対応したＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲の設定処理の詳細について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態の受信装置１００における２回目以降の受信信号に応じたゲイン探索範囲の設定処理の動作手順の一例を説明するフローチャートである。

図１０において、ゲイン探索範囲設定部１０９は、受信信号が検出された旨の信号検出情報を信号検出判定部１０７から取得した後、電力推定部１１１から出力された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒを測定する（Ｓ５１）。また、誤り検出部１１４は、復号部１１３により復元された情報ビットＩＢＴのヘッダ情報に対して所定の誤り検出処理を実行する（Ｓ５２）。誤り検出部１１４は、ヘッダ情報に対する誤り検出結果をゲイン探索範囲設定部１０９に通知する。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、誤り検出部１１４の誤り検出結果を用いて、ヘッダ情報に対する受信誤りが検出されたか否かを判定する（Ｓ５３）。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、ヘッダ情報に対する受信誤りが検出されなければ（Ｓ５３、ＮＯ）、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいか否かを判定する（Ｓ５４）。

なお、強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈは、受信装置と送信装置との間の通信路が強電界であるか否かを示す閾値である。ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより大きい場合には、受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は強電界である。一方、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さい場合には、受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は強電界ではなく中電界又は弱電界である。なお、強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈは、例えば量子化受信信号のＳＮＲが１０［ｄＢ］程度となる電力とするが、限定されない。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより大きいと判定した場合には（Ｓ５４、ＮＯ）、ヘッダ情報の受信誤りも検出されず、電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより大きいので受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は強電界であるとして、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする（Ｓ５５）。ステップＳ５５の後、ゲイン探索範囲設定部１０９は、２回目以降の受信信号に対するゲイン探索範囲の設定処理を終了する。

一方、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいと判定した場合には（Ｓ５４、ＹＥＳ）、ヘッダ情報の受信誤りは検出されないが、電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいので受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は中電界であるとして、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧの現在のゲイン探索範囲を維持する、即ち、変更しない（Ｓ５６）。ステップＳ５６の後、ゲイン探索範囲設定部１０９は、２回目以降の受信信号に対するゲイン探索範囲の設定処理を終了する。

また、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ヘッダ情報に対する受信誤りが検出されたと判定した場合には（Ｓ５３、ＹＥＳ）、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいか否かを判定する（Ｓ５７）。

ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより大きいと判定した場合には（Ｓ５７、ＮＯ）、ヘッダ情報の受信誤りが検出されたが、電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより大きいので受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は強電界であるとして、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする（Ｓ５８）。ステップＳ５８の後、ゲイン探索範囲設定部１０９は、２回目以降の受信信号に対するゲイン探索範囲の設定処理を終了する。

一方、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５１において測定された量子化受信信号の電力の推定値Ｐｒが所定の強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいと判定した場合には（Ｓ５７、ＹＥＳ）、ヘッダ情報の受信誤りが検出され、更に、電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいので受信装置１００と送信装置との間の通信路の受信強度は弱電界であるとして、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする（Ｓ５９）。ステップＳ５９の後、ゲイン探索範囲設定部１０９は、２回目以降の受信信号に対するゲイン探索範囲の設定処理を終了する。なお、図１０において決定したゲイン探索範囲は、次の受信信号（パケット）に対して有効となる。

送信装置からの送信信号（パケット）のヘッダＨＥＤには、誤り訂正能力の高い第一の誤り訂正符号が付加されている。従って、外部雑音による受信誤りが発生し難いと考えられる。つまり、ヘッダＨＥＤ内に格納されたヘッダ情報に受信誤りが検出された場合には、ＡＧＣ処理が規定時間以内での収束が困難であるため、復調部１１２における復調の開始タイミングの遅延が起因している可能性がある。

このため、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５３においてヘッダ情報の受信誤りがあり、更に、ステップＳ５１において推定された電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいと判定した場合には、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。これにより、ゲイン決定部１１０は、ＡＧＣ処理の収束時間を短縮できるので、復調部１１２における復調の開始の遅延の発生を抑制できる。

また、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ステップＳ５３においてヘッダ情報の受信誤りが無く、更に、ステップＳ５１において推定された電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈより小さいと判定した場合には、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧの現在のゲイン探索範囲を維持する。

これにより、ゲイン探索範囲設定部１０９は、前回受信されたパケットではヘッダ情報の受信誤りが検出された場合には、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くしたことを記憶できる。また、ゲイン探索範囲設定部１０９は、前回受信されたパケットでは受信誤りが検出されていない場合には、前回受信されたパケットに対応して用いたゲイン探索範囲を継続して使用できる。

また、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界である場合には、電力推定部１１１における電力の推定値Ｐｒの推定精度は高いが、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界でない場合には、電力推定部１１１における電力の推定値Ｐｒの推定精度は低い。電力の推定値Ｐｒの推定精度が低いと、電力推定部１１１が量子化される前の受信信号の電力の推定値がばらつく。

このため、ゲイン探索範囲設定部１０９は、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界であると判定すれば、誤り検出部１１４におけるヘッダ情報の受信誤りの有無に拘わらず、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。これにより、ゲイン探索範囲設定部１０９は、受信装置１００の通信相手である送信装置が移動した場合、又は、受信装置１００の通信相手が他の通信相手に切り替わった場合にも、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を適切に決定できる。

また、送信装置からの送信信号（パケット）のヘッダＨＥＤには、他のデータよりも強力な誤り訂正符号を付加されているが、外部雑音による誤り発生確率はゼロではない。従って、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ヘッダ情報の受信誤りが検出された場合でも、量子化される前の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈを超える程度の強電界である場合には、外部雑音に起因すると判定できる。これにより、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲の不要な変更を回避できる。

表２は、誤り検出部１１４におけるヘッダ情報の受信誤りの有無の検出結果と、電力推定部１１１における量子化前の受信信号の電力の推定値Ｐｒとに対応した、ＡＧＣ処理における合算ゲインＧのゲイン探索範囲を表す。

図１１は、従来技術における強電界、中電界、弱電界毎の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャートである。図１２は、本実施形態の受信装置１００における強電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャートである。図１３は、本実施形態の受信装置１００における中電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャートである。図１４は、本実施形態の受信装置１００における弱電界時の信号検出の動作を時系列に示すタイミングチャートである。

図１１〜図１４において、時刻ｔ０はプリアンブルＰＲＢの最初の既知系列（トレーニング系列Ａ１）が受信装置において受信される時刻であり、時刻ｔ１はプリアンブルＰＲＢの最後の既知系列（トレーニング系列ＡＮ）が受信装置において受信される時刻である。また、図１１〜図１４において、受信装置は、時刻ｔ１までにＡＧＣ処理を収束させる必要があり、時刻ｔ１までにＡＧＣ処理の収束が困難である場合には復調の開始が遅延することになる。

図１１では、受信装置と送信装置との間の通信路が強電界、中電界、弱電界に拘わらず、ＡＧＣ処理におけるゲインのゲイン探索範囲は広いので、強電界では、ＡＧＣ処理は時刻ｔ１までに収束するが、中電界及び弱電界では、ＡＧＣ処理が時刻ｔ１までに収束しないため、復調の開始が遅延し、情報ビットの受信誤りが検出される。

（受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路：強電界）
図１２では、受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路が強電界である場合には、電力検出により信号が検出されるタイミングが相関検出により信号が検出されるタイミングより先であり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ゲイン探索範囲を広くする。また、ゲイン決定部１１０は、ＡＧＣ処理を時刻ｔ１までに収束できる。電力推定部１１１による量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒも強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈを超え、復調部１１２における信号の復調もエラーなく実行され、情報ビットＩＢＴが正しく復元される。このため、ゲイン探索範囲設定部１０９は、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。

同じ送信装置からの２回目以降の送信信号を受信装置１００が受信する場合でも、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界であれば、受信装置１００の動作は同様であるため、説明を省略する。ゲイン探索範囲設定部１０９は、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。

ここで、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が中電界となった場合には、電力検出により信号が検出されるタイミングと相関検出により信号が検出されるタイミングとが同程度になる。

しかし、過去の通信においてＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲が広く設定されているため、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理が時刻ｔ１までの収束が困難であり、ＡＧＣ処理が規定時間内に収束しないので、復調部１１２における復調の開始が遅延し、ヘッダ情報の受信誤りが検出される。なお、ＡＧＣ処理が規定時間内に収束しないので、受信装置１００は受信応答（Ａｃｋ：Acknowledgment）の送信が困難となり、送信装置は受信装置１００に対して同一のパケットを再送する。

また、ゲイン探索範囲設定部１０９は、電力推定部１１１により推定された量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒは強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈを超えないので、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界ではないと判定し、次の受信信号（パケット）に備えて、ＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。また、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が弱電界となった場合の説明は、図１４を参照して後述する。

（受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路：中電界）
図１３では、受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路が中電界である場合には、電力検出により信号が検出されるタイミングが相関検出により信号が検出されるタイミングより先であり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ゲイン探索範囲を広くする。但し、受信装置１００と送信装置との間の通信路が強電界である場合に比べて、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理の開始タイミングが遅延するので、時刻ｔ１までにＡＧＣ処理の収束が困難であり、復調部１１２における復調の開始が遅延する。ゲイン探索範囲設定部１０９は、電力推定部１１１における量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈ未満となるので、ＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。

受信装置１００と送信装置との間の通信が２回目以降では、初回の通信時にゲイン探索範囲が狭く設定されたので、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理は時刻ｔ１までに収束する。このため、復調部１１２は時刻ｔ１から復調を開始でき、ヘッダ情報の受信誤りは検出されない。ただ、ゲイン探索範囲設定部１０９は、電力推定部１１１における量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈ未満となるので、ＡＧＣにおける合算ゲインＧの現在のゲイン探索範囲を維持し、変更しない。つまり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くした状態を維持する。

ここで、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が強電界となった場合には、電力検出により信号が検出されるタイミングが相関検出により信号が検出されるタイミングよりも先になるが、過去の通信においてゲイン探索範囲が狭く設定されたので、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理が規定時間内での収束が困難であり、強制的に終了する。この場合には、アナログデジタル変換部１０４により量子化された受信信号は飽和した状態である。

ただし、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ヘッダ情報の受信誤りは検出されないが、電力推定部１１１における量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈを超えるので、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。なお、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が弱電界となった場合には、受信装置１００の動作は同様であり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、過去の通信と同様に、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くするため、説明を省略する。

（受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路：弱電界）
図１４では、受信装置１００と送信装置との間の初回通信時の通信路が弱電界である場合には、相関検出により信号が検出されるタイミングが電力検出により信号が検出されるタイミングより先であり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ゲイン探索範囲を狭くする。また、ゲイン決定部１１０は、ＡＧＣ処理を時刻ｔ１までに収束できる。電力推定部１１１による量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒは強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈ未満であるが、復調部１１２における信号の復調もエラーなく実行され、情報ビットＩＢＴが正しく復元される。このため、ゲイン探索範囲設定部１０９は、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。

受信装置１００と送信装置との間の通信が２回目以降でも、受信装置１００と送信装置との間の通信路が弱電界であれば、受信装置１００の動作は同様であるため、説明を省略する。ゲイン探索範囲設定部１０９は、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣの合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くする。

ここで、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が強電界となった場合には、電力検出によって信号が検出されるタイミングが、相関検出によって信号が検出されるタイミングよりも先になるが、過去の通信においてゲイン探索範囲が狭く設定されているため、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理は規定時間内での収束が困難であり、強制的に終了する。この場合には、アナログデジタル変換部１０４により量子化された受信信号は飽和した状態である。

ただし、ゲイン探索範囲設定部１０９は、ヘッダ情報の受信誤りは検出されないが、電力推定部１１１における量子化前の信号の電力の推定値Ｐｒが強電界閾値Ｐｒ＿ｔｈを超えるので、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くする。

なお、受信装置１００の通信相手（送信装置）が切り替わり、新しい通信相手（他の送信装置）と受信装置１００との間の通信路が中電界となった場合には、受信装置１００の動作は同様であり、ゲイン探索範囲設定部１０９は、過去の通信と同様に、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣにおける合算ゲインＧのゲイン探索範囲を狭くするため、説明を省略する。

以上により、本実施形態の受信装置１００は、受信アンテナＡｎｔにおいて受信された量子化される前の受信信号の電力の推定値Ｐｒと、量子化された受信信号のヘッダＨＥＤに格納されたヘッダ情報の受信誤りの検出結果とを用いて、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣ処理の合算ゲインＧのゲイン探索範囲を広くするか、現在のゲイン探索範囲を維持するか、ゲイン探索範囲を狭くする。

これにより、受信装置１００は、受信装置１００の通信相手（送信装置）が移動した場合でも他の通信相手（他の送信装置）に切り替わった場合でも、受信アンテナＡｎｔにおいて受信された量子化される前の受信信号の電力の推定値Ｐｒと、量子化された受信信号のヘッダＨＥＤに格納されたヘッダ情報の受信誤りの検出結果とを用いて、次に受信される信号（パケット）に対応するＡＧＣ処理の合算ゲインＧのゲイン探索範囲を適応的に調整できる。

従って、受信装置１００は、受信装置１００と通信相手（送信装置）との通信路が強電界、中電界及び弱電界のうち、いずれにおいても、ゲイン決定部１１０におけるＡＧＣ処理を所定の規定時間内に収束でき、ヘッダ情報の受信誤りの発生を抑制できるので、受信信号の検出精度の劣化を抑制できる。

また、受信装置１００は、ゲイン探索範囲設定部１０９においてゲイン探索範囲を変更するが、待受けゲイン設定部１０８において設定した待受ゲインＧｓを変更しない。従って、受信装置１００は、受信装置１００から距離の異なる複数の送信装置との間の通信において、通信相手の切り替えに伴って生じる信号伝搬の減衰量が変化しても、通信相手から送信された信号を高精度に検出できる。

以上、図面を参照して各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した本実施形態では、受信装置１００を、例えばハードウェア資源を用いて構成する場合を例示して説明したが、受信装置１００の一部の構成については、ハードウェア資源と協働するソフトウェアを用いて構成しても良い。

また、上述した本実施形態の受信装置１００の各部（構成要素）は、典型的には集積回路であるＬＳＩ（Large Scale Integration）として実現される。ＬＳＩは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全ての構成要素を含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法にはＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いて実現しても良い。ＬＳＩの製造後に、プログラム可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続、設定が再構成可能なリコンフィグラブル・プロセッサを用いても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、その技術を用いて受信装置１００の各部を集積化しても良い。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本開示は、通信相手の変更又は通信相手の移動に拘わらず、ＡＧＣの収束を高速化し、受信信号の検出精度の劣化を抑制する受信装置として有用である。

１００ 受信装置
１０１ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
１０２ 周波数変換部（ＭＩＸ）
１０３ 可変増幅器（ＶＧＡ）
１０４ アナログデジタル変換部
１０５ 電力演算部
１０６ 相関演算部
１０７ 信号検出判定部
１０８ 待受けゲイン設定部
１０９ ゲイン探索範囲設定部
１１０ ゲイン決定部
１１１ 電力推定部
１１２ 復調部
１１３ 復号部
１１４ 誤り検出部
Ａｎｔ 受信アンテナ
ＤＴＳ 信号検出部
ＧＣＮＴ ゲイン制御部
ＲＦＣ 高周波信号処理回路

Claims (8)

1. 受信アンテナにおいて信号を受信して量子化する受信装置であって、
   量子化された前記信号の電力に応じて、前記受信装置におけるゲインを調整するゲイン制御部と、
   量子化された前記信号の電力と、前記受信装置におけるゲインとを基に、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力を推定する電力推定部と、
   量子化された前記信号の所定領域の受信誤りを検出する誤り検出部と、を備え、
   前記ゲイン制御部は、
   量子化された前記信号の所定領域の受信誤りの検出結果と前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値とを基に、前記ゲインの探索範囲を調整する、
   受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置であって、
   量子化された前記信号の電力、又は、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号と所定の既知系列との相関を基に、受信された前記信号の検出を判定する信号検出部、を更に備える、
   受信装置。
3. 請求項２に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   前記受信装置の起動後に、初回受信信号と所定の既知系列との相関ピークが検出される前に、量子化された前記初回受信信号の電力が所定の第１閾値を超える場合に、前記ゲインの探索範囲を広くする、
   受信装置。
4. 請求項２に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   前記受信装置の起動後に、量子化された初回受信信号の電力が所定の第１閾値を超える前に、前記初回受信信号と所定の既知系列との相関ピークが検出される場合に、前記ゲインの探索範囲を狭くする、
   受信装置。
5. 請求項１に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   量子化された前記信号のヘッダ領域の受信誤りが検出されず、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値が所定の第２閾値を超える場合に、前記ゲインの探索範囲を広くする、
   受信装置。
6. 請求項１に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   量子化された前記信号のヘッダ領域の受信誤りが検出され、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値が所定の第２閾値を超える場合に、前記ゲインの探索範囲を広くする、
   受信装置。
7. 請求項１に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   量子化された前記信号のヘッダ領域の受信誤りが検出されず、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値が所定の第２閾値未満である場合に、前記ゲインの探索範囲を変更しない、
   受信装置。
8. 請求項１に記載の受信装置であって、
   前記ゲイン制御部は、
   量子化された前記信号のヘッダ領域の受信誤りが検出され、前記受信アンテナにおいて受信された量子化前の信号の電力推定値が所定の第２閾値未満である場合に、前記ゲインの探索範囲を狭くする、
   受信装置。

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