JP4492297B2 - 受信装置、受信信号検出回路、及び同期回路 - Google Patents

Description

本発明は、ウルトラワイドバンド通信の無線信号を受信する受信装置、無線信号の有無を検出する受信信号検出回路、及びパルス同期をとる同期回路に関する。

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１０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１０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復調器１０８とを備えている。

そして、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１１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通信の通信信号は、図１１に示すように、パルス同期を取るためのパルスＰ１００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通信の通信信号を受信し、ウィンドウ期間内にパルスＰ１００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Ｐ１００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Ｐ１００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において、通信信号の送信がされていない場合には、受信回路の動作を停止させて消費電力を低減したいというニーズがある。そこで、上述のような受信装置１００において、通信信号の送信の有無を検出するために、上述のパルス同期をとる動作と同様にパルスＰ１００のタイミングを探索する動作を実行し、パルスＰ１００が検出されない場合に通信信号の送信がされていないと判定し、例えば復調器１０８の動作を停止させて消費電力を低減することが考えられる。

しかし、このような方法では、通信信号の有無を検出するために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Ｐ１００のタイミングを探索する必要があるため、通信信号の有無の判定に時間がかかるという不都合があった。例えば、パルスＰ１００が２００ｎｓｅｃ周期、ウィンドウ期間が１０ｎｓｅｃの場合には、図１１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Ｐ１００を探索しなければ、通信信号の有無を判定することができない。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、通信信号の有無の判定処理を高速化することができる受信装置、受信信号検出回路、及び同期回路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、所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第１の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以上にされている第１の微分回路と、前記周期における一部の期間である第１の積分期間について前記第１の微分信号を積分する積分回路と、前記積分回路による積分値がゼロである場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていないと判定し、前記積分回路による積分値がゼロでない場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定する判定部と、前記積分回路による積分値に基づき前記受信部により受信された無線信号からデータを復元するデータ復元部と、前記判定部により前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定された場合に前記データ復元部を動作させる制御部と、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、前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第２の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以下にされている第２の微分回路をさらに備え、前記制御部は、前記判定部により前記無線信号が前記受信部により受信されていると判定された場合において前記積分回路に前記第２の微分信号を積分させ、その積分値が負の値であった場合、当該積分値に応じた変化量で前記第１の積分期間のタイミングを変化させると共に、その積分値が正の値であった場合、前記データ復元部によりデータを復元させ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、前記積分回路は、前記周期の間に前記第１の積分期間とは異なる第２の積分期間について前記微分信号を積分し、前記制御部は、前記判定部により前記無線信号が前記受信部により受信されていると判定された場合において、前記第１の積分期間より遅れた第２の積分期間について前記積分回路にさらに前記第２の微分信号を積分させ、前記第１の積分期間における積分値から前記第２の積分期間における積分値を差し引いた値が、正の値であれば前記第１の積分期間のタイミングを進み方向に変化させると共に、負の値であれば前記第１の積分期間のタイミングを遅れ方向に変化させることを特徴としている。

また、本発明の第２の手段に係る受信信号検出回路は、所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、前記検波部により取得された包絡線信号を微分した微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以上にされている第１の微分回路と、前記周期における一部の期間である積分期間について前記微分信号を積分する積分回路と、前記積分回路による積分値がゼロである場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていないと判定し、前記積分回路による積分値がゼロでない場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定する判定部と、を備えることを特徴としている。

そして、本発明の第３の手段に係る同期回路は、所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第２の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以下にされている第２の微分回路と、前記周期における一部の期間である第１の積分期間について前記第２の微分信号を積分する積分回路と、前記積分回路の積分値が負の値であった場合、当該積分値に応じた変化量で前記第１の積分期間のタイミングを変化させると共に、その積分値が正の値であった場合、同期がとれたと判定する制御部と、を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及び受信信号検出回路は、受信部によって所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号が受信され、検波部によって無線信号の包絡線信号が取得され、時定数が前記周期を２πで除した値以上にされている第１の微分回路によって検波部で取得された包絡線信号を微分した微分信号が生成される。そして、積分回路によって、前記周期における一部の期間である積分期間について微分信号が積分され、判定部によってその積分値がゼロである場合に無線信号は受信部で受信されていないと判定され、判定部によってその積分値がゼロでない場合に無線信号は受信部により受信されていると判定される。これにより、無線信号におけるパルス信号の探索動作を行うことなく無線信号の受信の有無を検出することができるので、通信信号の有無の判定処理を高速化することができる。

また、このような構成の同期回路は、受信部によって所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号が受信され、検波部によって無線信号の包絡線信号が取得され、時定数が前記周期を２πで除した値以下にされている第２の微分回路によって検波部で取得された包絡線信号を微分した微分信号が生成され、積分回路によって、前記周期における一部の期間である積分期間についてその微分信号が積分される。そして、制御部によって、積分回路の積分値が負の値であった場合、当該積分値に応じた変化量で第１の積分期間のタイミングが変化され、その積分値が正の値であった場合、同期がとれたと判定されるので、パルス信号のタイミングと第１の積分期間とを同期させる同期処理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は、本発明の一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１に示す受信装置１は、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により受信された無線信号ＳＡを増幅して受信信号ＳＢとして出力するアンプ３と、アンプ３から出力された受信信号ＳＢの包絡線信号ＳＣを取得する検波部の一例であるダイオード検波回路４と、ダイオード検波回路４により取得された包絡線信号ＳＣを微分する第１微分回路５（第１の微分回路）及び第２微分回路６（第２の微分回路）と、第１微分回路５で得られた第１微分信号ＳＤ（第１の微分信号）及び第２微分回路６で得られた第２微分信号ＳＥ（第２の微分信号）のうちいずれかを積分回路８へ出力する切替部７と、切替部７から出力された信号を積分して積分信号ＳＦを生成する積分回路８と、積分回路８で得られた積分信号ＳＦをアナログデジタル変換して積分値として制御部１２へ出力するＡＤ変換器９と、制御部１２と、ダイオード検波回路４で得られた包絡線信号ＳＣに基づきＵＷＢ無線信号における相関値を取得すると共にその相関値に基づきデータを復元する例えば背景技術に係る受信装置１００におけるデコーダソース１０３、調整可能ベース１０４、デコード時間変調器１０５、相関器１０６、ローパスフィルタ１０７、及び復調器１０８と同様に構成されたデータ復元部１１と、を備えている。

制御部１２は、例えばステートマシンやマイクロコンピュータ等を用いて構成され、切替部７、積分回路８、及びデータ復元部１１の動作を制御する。また、制御部１２は、ＡＤ変換器９から出力された積分値がゼロである場合にＵＷＢ無線信号はアンテナ２により受信されていないと判定し、ＡＤ変換器９から出力された積分値がゼロでない場合にＵＷＢ無線信号はアンテナ２により受信されていると判定する判定部としても機能する。そして、図１に示す受信装置１は、予め設定された周期Ｔ、例えば２００ｎｓｅｃ周期に同期したタイミングでパルス状の信号を有するＵＷＢ無線信号を受信する。

図２は、第１微分回路５及び第２微分回路６の詳細な構成の一例を示す回路図である。図２に示す第１微分回路５は、ダイオード検波回路４の出力端子がコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とを介してグラウンドに接続され、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点が切替部７の入力端子に接続されることにより、ＣＲ微分回路が構成されている。そして、第１微分回路５の時定数τ１は、以下の式（１）の条件を満たすように、コンデンサＣ１の容量C₁と抵抗Ｒ１の抵抗値R₁とが設定されている。
τ１＝C₁・R₁ ≧Ｔ／（２×π）・・・（１）
ここで、第１微分回路５をハイパスフィルタと考えると、そのカットオフ周波数ｆｃ１は
ｆｃ１＝１／（２π・C₁・R₁）・・・（２）
となる。

また、図２に示す第２微分回路６は、ダイオード検波回路４の出力端子がコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とを介してグラウンドに接続され、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２との接続点が切替部７の入力端子に接続されることにより、ＣＲ微分回路が構成されている。そして、第２微分回路６の時定数τ２は、以下の式（３）の条件を満たすように、コンデンサＣ２の容量C₂と抵抗Ｒ２の抵抗値R₂とが設定されている。
τ２＝C₂・R₂ ≦Ｔ／（２×π）・・・（３）
ここで、第２微分回路６をハイパスフィルタと考えると、そのカットオフ周波数ｆｃ２は
ｆｃ２＝１／（２π・C₂・R₂）・・・（４）
となる。

切替部７は、いわゆるマルチプレクサであり制御部１２からの制御信号に応じて、第１微分回路５で得られた第１微分信号ＳＤ及び第２微分回路６で得られた第２微分信号ＳＥのいずれかを、積分回路８へ出力する。この場合、図１に示す受信装置１において、アンテナ２、アンプ３、ダイオード検波回路４、第１微分回路５、切替部７、積分回路８、ＡＤ変換器９、及び制御部１２が受信信号検出回路の一例に相当し、アンテナ２、アンプ３、ダイオード検波回路４、第２微分回路６、切替部７、積分回路８、ＡＤ変換器９、及び制御部１２が同期回路の一例に相当している。

なお、第１微分回路５、第２微分回路６、及び切替部７は、図３に示す微分回路１３のように構成してもよい。図３に示す微分回路１３は、第１微分回路５、第２微分回路６、及び切替部７の構成の他の一例であり、ダイオード検波回路４の出力端子がコンデンサＣ３と抵抗Ｒ３とを介してグラウンドに接続され、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３との接続点が切替部７の入力端子に接続されている。そして、抵抗Ｒ３と並列に、スイッチである切替部７と抵抗Ｒ４との直列回路が接続されている。

この場合、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７がオフされると、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３とが第１微分回路５として機能する。また、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７がオンされると、コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の並列回路との直列回路が第２微分回路６として機能する。そして、第１微分回路５の時定数τ１及び第２微分回路６の時定数τ２は、以下の式（５）（６）の条件を満たすようにコンデンサＣ３の容量C₃と抵抗Ｒ３の抵抗値R₃と、抵抗Ｒ４の抵抗値R₄とが設定されている。
τ１＝C₃・R₃ ≧Ｔ／（２×π）・・・（５）
τ２＝C₃・｛（R₃ ・R₄）／（R₃ ＋R₄）｝
≦Ｔ／（２×π） ・・・（６）
これにより、第１微分回路５、第２微分回路６、及び切替部７の回路構成を簡素化することができる。

次に、上述のように構成された受信装置１の動作を説明する。図４は、受信装置１の動作の一例を説明するための信号波形図であり、縦軸は信号レベル、横軸は時間を示している。まず、ＵＷＢ通信が実行されていない場合、アンテナ２によって受信された無線信号ＳＡの信号レベルはゼロであり、無線信号ＳＡにはパルスＰ１が含まれていない。そうすると、アンプ３により無線信号ＳＡが増幅された受信信号ＳＢの信号レベルもゼロ、ダイオード検波回路４により受信信号ＳＢから取得された包絡線信号ＳＣの信号レベルもゼロ、第１微分回路５により包絡線信号ＳＣが微分された第１微分信号ＳＤの信号レベルもゼロとなる。そして、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７によって、第１微分信号ＳＤは積分回路８へ出力される。

一方、制御部１２によって、積分回路８の動作を制御するための積分区間信号ＳＧにおいて、周期Ｔ間隔でパルスＰ２が積分回路８へ出力される。パルスＰ２のパルス幅は、周期Ｔの一部であって無線信号ＳＡのパルスＰ１のパルス幅よりも大きくされており、例えば１０ｎｓｅｃにされている。

次に、積分回路８によって、パルスＰ２がハイレベルで受信された期間、切替部７から出力された第１微分信号ＳＤが積分信号ＳＦとして積分される。今、第１微分信号ＳＤの信号レベルはゼロであるから、積分信号ＳＦの信号レベルもゼロとなる。さらに、制御部１２によって、積分信号ＳＦの信号レベルがＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された積分値として取得される。この場合、制御部１２によって、積分値ゼロが取得される。

このようにして、ＵＷＢ通信が実行されておらず、従ってアンテナ２によって受信された無線信号ＳＡの信号レベルがゼロであり無線信号ＳＡにパルスＰ１が含まれていない場合には、制御部１２によって積分値ゼロが取得される。そして、制御部１２によって、積分値ゼロがであればＵＷＢ無線信号はアンテナ２によって受信されていないと判定され、動作させる必要のないデータ復元部１１の動作が停止状態に保たれる。

これにより、制御部１２によって、ＵＷＢ無線信号がアンテナ２によって受信されていない状態を検出することができると共に、制御部１２によって、ＵＷＢ無線信号がアンテナ２によって受信されていない状態においてデータ復元部１１の動作を停止状態にできるので、受信装置１の消費電力を低減することができる。

次に、タイミングＴ１において、ＵＷＢ通信が開始されると、アンテナ２によって無線信号ＳＡとしてパルスＰ１が受信され、アンプ３により無線信号ＳＡのパルスＰ１が増幅されて受信信号ＳＢのパルスＰ３としてダイオード検波回路４へ出力され、ダイオード検波回路４によりパルスＰ３の包絡線からパルスＰ４が生成され、包絡線信号ＳＣとして第１微分回路５へ出力される。

そして、第１微分回路５により包絡線信号ＳＣのパルスＰ４が微分されると、パルスＰ４の立ち上がりで第１微分信号ＳＤが正電圧となり、パルスＰ４の立ち下がりで第１微分信号ＳＤが負電圧（−ΔＶ）となる。そして、第１微分信号ＳＤの信号レベルは、第１微分回路５の時定数τ１に応じて徐々に上昇する。この場合、第１微分回路５の時定数τ１は、周期Ｔを２πで除した値以上に設定されている。そうすると、パルスＰ４の立ち下がりで−ΔＶとなった第１微分信号ＳＤは、周期Ｔ経過後、すなわち次のパルスＰ４が第１微分回路５に入力されるタイミングではまだ負の電圧のままである。時間ｔ経過後の第１微分信号ＳＤの信号レベルｖ（ｔ）は、以下の式（７）によって与えられる。
ｖ（ｔ）＝−ΔＶ・ｅ^-(t/τ¹⁾ ・・・（７）
例えば、時定数τ１がＴ／２πであれば、次のパルスＰ４が第１微分回路５に入力されるタイミングにおける信号レベルｖ（Ｔ）は−０．００２ΔＶとなり、負の電圧値を有し、ゼロではない。例えば、時定数τ１がＴであれば、次のパルスＰ４が第１微分回路５に入力されるタイミングにおける信号レベルｖ（Ｔ）は−０．３６８ΔＶとなり、負の電圧値を有し、ゼロではない。従って、アンテナ２によって無線信号ＳＡとしてパルスＰ１が受信された場合には、パルスＰ１と同期したタイミングでは第１微分信号ＳＤの信号レベルは正の電圧値を有し、パルスＰ１と同期しないタイミングでは第１微分信号ＳＤの信号レベルは負の電圧値を有する。

次に、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７によって、第１微分信号ＳＤは積分回路８へ出力され、積分回路８によって、制御部１２からの積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２がハイレベルで受信された期間、切替部７から出力された第１微分信号ＳＤが積分信号ＳＦとして積分される。図４において、積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングは、無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期している。そうすると、パルスＰ２のタイミングにおいて、第１微分信号ＳＤは正の電圧値を有しているので、積分信号ＳＦの信号レベルも正の値となる。そして、制御部１２によって、積分信号ＳＦの信号レベルがＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された積分値として取得される。この場合、制御部１２によって、正の値を有する積分値が取得される。

このように、ＵＷＢ通信が実行され従ってアンテナ２によって受信された無線信号ＳＡが周期ＴのパルスＰ１を備え、かつ積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングが無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期している場合には、制御部１２によってＡＤ変換器９から正の積分値が取得される。そして、制御部１２によって、ＡＤ変換器９からの積分値がゼロでなければＵＷＢ無線信号はアンテナ２によって受信されていると判断され、制御部１２からの制御信号に応じてデータ復元部１１が動作される。

さらに、制御部１２によって、ＡＤ変換器９からの積分値が正の値であれば積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングが無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期していると判断され、制御部１２からパルスＰ２のタイミングがパルス同期タイミングとしてデータ復元部１１へ供給され、データ復元部１１によって、制御部１２から供給されたパルス同期タイミングに基づいてパルス同期が行われ、ダイオード検波回路４からの包絡線信号ＳＣに基づいてデータが復元される。

一方、図５は、積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングと無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングとが同期していない場合の信号波形の一例を示す波形図である。図５において、積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングは無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期していない。そうすると、パルスＰ２のタイミングにおいて、第１微分信号ＳＤは負の電圧値を有しているので、積分信号ＳＦの信号レベルも負の値となる。

そして、制御部１２によって、積分信号ＳＦの信号レベルがＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された負の値を有する積分値として取得される。このように、ＵＷＢ通信が実行され従ってアンテナ２によって受信された無線信号ＳＡが周期ＴのパルスＰ１を備え、かつ積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングが無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期していない場合には、制御部１２によってＡＤ変換器９から負の積分値が取得される。そして、制御部１２によって、ＡＤ変換器９からの積分値がゼロでなければＵＷＢ無線信号はアンテナ２によって受信されていると判定され、制御部１２からの制御信号に応じてデータ復元部１１が動作される。

これにより、制御部１２は、無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１の探索動作を行うことなく、ＡＤ変換器９からの積分値がゼロであればＵＷＢ無線信号はアンテナ２によって受信されていないと判定し、ＡＤ変換器９からの積分値がゼロでなければＵＷＢ無線信号はアンテナ２によって受信されていると判定することができるので、通信信号の有無の判定処理を高速化することができる。

さらに、制御部１２によって、ＡＤ変換器９からの積分値が負の値であれば積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングが無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングと同期していないと判定され、パルスＰ２のタイミングをパルスＰ１のタイミングと同期させ、すなわちパルス同期をとるべく、以下の動作が実行される。

図６は、受信装置１のパルス同期をとるための動作の一例を説明するための波形図である。まず、アンテナ２によって無線信号ＳＡとしてパルスＰ１が受信され、アンプ３により無線信号ＳＡのパルスＰ１が増幅されて受信信号ＳＢのパルスＰ３としてダイオード検波回路４へ出力され、ダイオード検波回路４によりパルスＰ３の包絡線からパルスＰ４が生成され、包絡線信号ＳＣとして第１微分回路５へ出力される。

そして、第２微分回路６により包絡線信号ＳＣのパルスＰ４が微分されると、パルスＰ４の立ち上がりで第２微分信号ＳＥが正電圧となり、パルスＰ４の立ち下がりで第２微分信号ＳＥが負電圧（−ΔＶ）となる。そして、第２微分信号ＳＥの信号レベルは、第２微分回路６の時定数τ２に応じて徐々に上昇する。この場合、第２微分回路６の時定数τ２は、周期Ｔを２πで除した値以下に設定されており、パルスＰ４の立ち下がりから時間ｔ経過後の第２微分信号ＳＥの信号レベルｖ（ｔ）は、以下の式（８）によって与えられる。
ｖ（ｔ）＝−ΔＶ・ｅ^-(t/τ²⁾ ・・・（８）
例えば、時定数τ２がＴ／２πであれば、パルスＰ４の立ち下がりから次のパルスＰ４の立ち上がるタイミングまでの間に、ｖ（ｔ）は−ΔＶから−０．００２・ΔＶまで、徐々に変化する。すなわち、パルスＰ４の立ち下がりから次のパルスＰ４の立ち上がるタイミングまでの間におけるタイミングに応じて第２微分信号ＳＥの信号レベルが変化する。

次に、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７によって、第２微分回路６から出力された第２微分信号ＳＥが積分回路８へ出力され、積分回路８によって、制御部１２からの積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２がハイレベルで受信された期間、切替部７から出力された第２微分信号ＳＥが積分信号ＳＦとして積分される。

そうすると、上述のように、パルスＰ４の立ち下がりから次のパルスＰ４の立ち上がるタイミングまでの間におけるタイミングに応じて第２微分信号ＳＥの信号レベルが変化しているので、パルスＰ２のタイミングに応じて積分信号ＳＦの信号レベルＶsfが変化する。すなわち、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングより遅れている場合、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに近ければ信号レベルＶsfの絶対値は増大し、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに遠ければ信号レベルＶsfの絶対値は減少する。この場合、積分信号ＳＦの信号レベルＶsfは負極性である。

そして、制御部１２によって、積分信号ＳＦの信号レベルＶsfがＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された積分値として取得される。従って、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングより遅れている場合、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに近ければＡＤ変換器９の積分値（負極性）の絶対値は増大し、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに遠ければＡＤ変換器９の積分値（負極性）の絶対値は減少する。

さらに、制御部１２によって、パルスＰ２のタイミングをパルスＰ４のタイミングに同期させるべくパルスＰ２のタイミングを進ませる時間量が、ＡＤ変換器９の積分値における絶対値の増減に応じて減増される。そして、制御部１２によって、このようなパルスＰ２のタイミングをパルスＰ４のタイミングに同期させる同期処理が、複数の周期Ｔに渡って繰り返されることにより、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに同期する。

これにより、パルスＰ４のタイミング、すなわちアンテナ２によって受信された無線信号ＳＡのパルスＰ１のタイミングとパルスＰ２のタイミングとを同期させるパルス同期処理において、制御部１２によって、パルスＰ１とパルスＰ２とのタイミングのずれ量に応じて、パルスＰ２のタイミングの補正量を変化させることができるので、パルス同期処理を高速化することができる。

なお、制御部１２は、ＡＤ変換器９の積分値における絶対値の増減に応じてパルスＰ２のタイミングを進ませる時間量が減増される例を示したが、ＡＤ変換器９の積分値における絶対値の増減に応じてパルスＰ２のタイミングを遅らせる時間量を増減させるようにしてもよい。

次に、上述のようにしてパルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに同期した場合の受信装置１の動作を説明する。図７は、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに同期した場合における受信装置１の動作の一例を説明するための波形図である。図７に示すように、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに同期すると、積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングにおいて、第２微分信号ＳＥは正の電圧値を有している。そして、第２微分回路６から出力された第２微分信号ＳＥが積分回路８へ出力され、積分回路８によって、制御部１２からの積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２がハイレベルで受信された期間、切替部７から出力された第２微分信号ＳＥが積分信号ＳＦとして積分される結果、積分信号ＳＦは正極性となる。

さらに、制御部１２によって、積分信号ＳＦの信号レベルＶsfがＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された積分値として取得され、ＡＤ変換器９からの積分値が正の値であれば積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２のタイミングと無線信号ＳＡにおけるパルスＰ１のタイミングとが同期したと判定され、制御部１２からパルスＰ２のタイミングがパルス同期タイミングとしてデータ復元部１１へ供給され、データ復元部１１によって、制御部１２から供給されたパルス同期タイミングに基づいてパルス同期が行われ、ダイオード検波回路４からの包絡線信号ＳＣに基づいてデータが復元される。

なお、ＡＤ変換器９の積分値に応じてパルスＰ２のタイミングを進ませる（遅らせる）時間量は、例えば実機を用いた実験により求め、これをＡＤ変換器９の積分値に対するタイミング補正量のテーブルデータとして予め制御部１２が備える図略の不揮発メモリ等に記憶させておくようにしてもよい。また、制御部１２は、このようにして求めたテーブルデータに基づいて、パルス同期処理を予め設定された所定回数の周期Ｔについて繰り返し実行してもＡＤ変換器９からの積分値が正の値にならない、すなわちパルス同期がとれない場合は、テーブルデータに基づく補正量を増減して微調整を行うようにしてもよい。

（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。第２の実施形態に係る受信装置１ａの構成は、第１の実施形態に係る受信装置１と同様に図１で示される。第２の実施形態に係る受信装置１ａと、第１の実施形態に係る受信装置１とは、制御部１２のパルス同期処理の動作が異なる。その他の構成及び動作は第１の実施形態に係る受信装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態に係る受信装置１ａのパルス同期処理について説明する。

図８は、図１に示す受信装置１ａのパルス同期処理の一例を説明するための波形図である。なお、制御部１２による無線信号の有無を判定する処理、及びデータ復元部１１によるデータ復元処理は、図１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。まず、図１に示す受信装置１と同様に、制御部１２からの制御信号に応じて切替部７によって、第２微分回路６から出力された第２微分信号ＳＥが積分回路８へ出力される。

次に、制御部１２によって、積分回路８の動作を制御するための積分区間信号ＳＧにおいて、周期Ｔ間隔のパルスＰ２と共に、当該周期Ｔ内においてパルスＰ２と同じパルス幅のパルスＰ５がパルスＰ２より時間Ｔ２だけ遅れたタイミングで積分回路８へ出力される。時間Ｔ２は、例えばＴ／２にされており、周期Ｔより短い時間である。そして、積分回路８によって、制御部１２からの積分区間信号ＳＧにおけるパルスＰ２、及びパルスＰ５がハイレベルで受信された期間について、それぞれ切替部７から出力された第２微分信号ＳＥが積分され、さらにＡＤ変換器９によりデジタル値に変換された積分値が制御部１２へ出力される。

そして、制御部１２によって、積分回路８でパルスＰ２の期間に積分された積分値Ｓ_f1と積分回路８でパルスＰ５の期間に積分された積分値Ｓ_f2とが取得され、その差分値Ｓdiffが、Ｓdiff＝Ｓ_f1−Ｓ_f2として算出される。そうすると、第２微分信号ＳＥは、式（８）に示すように指数関数で表されるので、パルスＰ２，Ｐ５のタイミング、すなわちパルスＰ４に対するパルスＰ２のずれ時間に応じて差分値Ｓdiffは異なる値となる。さらに、図８に示すように、パルスＰ２とパルスＰ５との間にパルスＰ４がない場合には、差分値Ｓdiffは正の値となる。一方、図９に示すように、パルスＰ２とパルスＰ５との間にパルスＰ４がある場合には、差分値Ｓdiffは負の値となる。

次に、制御部１２によって、差分値Ｓdiffが正の値である場合には、パルスＰ２を進ませる方が遅らせるよりも時間の移動量が少ないので、パルスＰ２のタイミングを進ませてパルスＰ４のタイミングに同期させるべくパルスＰ２のタイミングを進ませる時間量が、差分値Ｓdiffにおける絶対値の増減に応じて減増される。一方、制御部１２によって、差分値Ｓdiffが負の値である場合には、パルスＰ２を遅らせる方が進ませるよりも時間の移動量が少ないので、パルスＰ２のタイミングを遅らせてパルスＰ４のタイミングに同期させるべくパルスＰ２のタイミングを遅らせる時間量が、差分値Ｓdiffにおける絶対値の増減に応じて増減される。

そして、制御部１２によって、このようなパルスＰ２のタイミングをパルスＰ４のタイミングに同期させる同期処理が、複数の周期Ｔに渡って繰り返されることにより、パルスＰ２のタイミングがパルスＰ４のタイミングに同期する。

これにより、パルスＰ４のタイミング、すなわちアンテナ２によって受信された無線信号ＳＡのパルスＰ１のタイミングとパルスＰ２のタイミングとを同期させるパルス同期処理において、制御部１２によって、差分値Ｓdiffに応じてパルスＰ２のタイミングの補正量と補正方向とを変化させることができるので、パルス同期処理を高速化することができる。

本発明の一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１に示す第１微分回路及び第２微分回路の詳細な構成の一例を示す回路図である。 図１に示す第１微分回路、第２微分回路、及び切替部の詳細な構成の一例を示す回路図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 図１に示す受信装置の動作の一例を説明するための信号波形図である。 背景技術に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 背景技術に係る受信装置の動作を説明するための説明図である。

符号の説明

１，１ａ 受信装置
２ アンテナ
３ アンプ
４ ダイオード検波回路
５ 第１微分回路
６ 第２微分回路
７ 切替部
８ 積分回路
９ ＡＤ変換器
１１ データ復元部
１２ 制御部
１３ 微分回路
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ パルス
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
ＳＡ 無線信号
ＳＢ 受信信号
ＳＣ 包絡線信号
ＳＤ 第１微分信号
ＳＥ 第２微分信号
ＳＦ 積分信号
ＳＧ 積分区間信号
Ｔ 周期

Claims (5)

1. 所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、
   前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第１の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以上にされている第１の微分回路と、
   前記周期における一部の期間である第１の積分期間について前記第１の微分信号を積分する積分回路と、
   前記積分回路による積分値がゼロである場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていないと判定し、前記積分回路による積分値がゼロでない場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定する判定部と、
   前記積分回路による積分値に基づき前記受信部により受信された無線信号からデータを復元するデータ復元部と、
   前記判定部により前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定された場合に前記データ復元部を動作させる制御部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第２の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以下にされている第２の微分回路をさらに備え、
   前記制御部は、前記判定部により前記無線信号が前記受信部により受信されていると判定された場合において前記積分回路に前記第２の微分信号を積分させ、その積分値が負の値であった場合、当該積分値に応じた変化量で前記第１の積分期間のタイミングを変化させると共に、その積分値が正の値であった場合、前記データ復元部によりデータを復元させることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記積分回路は、前記周期の間に前記第１の積分期間とは異なる第２の積分期間について前記微分信号を積分し、
   前記制御部は、前記判定部により前記無線信号が前記受信部により受信されていると判定された場合において、前記第１の積分期間より遅れた第２の積分期間について前記積分回路にさらに前記第２の微分信号を積分させ、前記第１の積分期間における積分値から前記第２の積分期間における積分値を差し引いた値が、正の値であれば前記第１の積分期間のタイミングを進み方向に変化させると共に、負の値であれば前記第１の積分期間のタイミングを遅れ方向に変化させることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、
   前記検波部により取得された包絡線信号を微分した微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以上にされている第１の微分回路と、
   前記周期における一部の期間である積分期間について前記微分信号を積分する積分回路と、
   前記積分回路による積分値がゼロである場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていないと判定し、前記積分回路による積分値がゼロでない場合に前記無線信号は前記受信部により受信されていると判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする受信信号検出回路。
5. 所定の周期でパルス状の信号を有する無線信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された無線信号の包絡線信号を取得する検波部と、
   前記検波部により取得された包絡線信号を微分した第２の微分信号を生成すると共にその時定数が前記周期を２πで除した値以下にされている第２の微分回路と、
   前記周期における一部の期間である第１の積分期間について前記第２の微分信号を積分する積分回路と、
   前記積分回路の積分値が負の値であった場合、当該積分値に応じた変化量で前記第１の積分期間のタイミングを変化させると共に、その積分値が正の値であった場合、同期がとれたと判定する制御部と、
   を備えることを特徴とする同期回路。

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