JP5653995B2 - パルス受信機およびバースト信号の受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のパルスからなるバースト信号を受信し、復調に最適な状態に制御を行うパルス受信機およびバースト信号の受信方法に関するものである。

無線等の通信に用いられる受信装置では、受信信号を一定レベルに保つために以下のいずれかの信号処理が実施されている。
（１）受信レベルに応じて増幅器を自動利得制御(ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ)し、受信信号の復調器への入力レベルを一定に保つ（特許文献１）。
（２）主信号とは異なるパイロット信号を追加し、パイロット信号のみを監視して上記ＡＧＣを行う（非特許文献１）。
（３）ユニークワードを持つトレーニング用信号を生成して送信し、その信号を受信して復調することで符号誤り率を判定し、ＡＧＣや受信装置の閾値制御を行う（特許文献２）。

上記の（１）について、無線受信装置における受信信号が安定的に復調できるように、受信信号(ベースバンド信号)の受信レベルを監視し、あるいは受信復調信号の誤り率訂正度合いを監視し、受信信号入力部における可変減衰器を制御する方式が、特許文献1に記載されている。また、上記（２）について、ＡＤＳＬが、特定の固定周波数、例えば２７６ｋＨｚ、をパイロット周波数と定め、この特定周波数の受信レベルを常にモニタすることにより、主信号の伝送状態を推測し、必要に応じて受信レベルが最適となるように制御を行うことが、非特許文献１に記載されている。さらに、上記（３）について、無線を利用した通信では、フェージングや距離変動によって通信信号が劣化することから、送信装置が定期的に送信信号中に既知なユニークワードを持つパイロット信号を複数区間にわたって挿入し、受信装置がその受信信号中に含まれるパイロット信号を監視し、信号の受信状態を判断してデータを補正して復調する方式が、特許文献２に記載されている。

特開平０５−１２９８６２号公報 特開２０００−０５９２６９号公報

ＩＴＵ−Ｔ Ｇ９９２．１ Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ（ＡＤＳＬ） Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ．

しかしながら、上記従来の受信信号を一定レベルに保つ方式は、いずれも連続的なデータ伝送を前提としており、連続した受信信号レベルを監視し、あるいはパイロット信号や固有のデータパターンを挿入することにより、その受信レベルや符号誤り率を監視して受信機を最適制御し、あるいはデータを補正する方式である。例えば、特許文献１に記載のＡＧＣ回路の制御では、受信信号のレベルを検出する必要があるが、ＡＧＣ回路の高速制御が必要であり、また短パルスを使用するバースト信号の受信信号レベルの検出は、検波器の特性上困難である。

また、非特許文献１に示す、パイロット信号により主信号の伝送状態を推定し、増幅器や閾値を制御する方法では、主信号とは別の周波数で伝送されるパイロット信号をモニタする必要があり、専用のモニタ回路が必要となる。

さらに、特許文献２に示すユニークワードを送信機で挿入して伝送し、受信機でユニークワードを抽出する方式では、一定間隔で繰り返しユニークワードを挿入する必要があり、バースト通信には適さない。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、バースト信号を受信してその復号成功回数が所定値以上となるように判定閾値を制御することで、符号誤り率を目標値以下に低減してバースト信号を復号することが可能なパルス受信機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のパルス受信機の第１の態様は、伝送すべき情報を含んだバースト信号を入力して前記情報を復号して出力するパルス受信機であって、前記バースト信号を基準電圧と比較して前記バースト信号に対応したパルス列を出力するコンパレータと、前記コンパレータから前記パルス列を入力し、該パルス列を所定の基本データに順次復号して前記情報として出力するとともに、前記パルス列が前記基本データに復号された回数である復号成功回数を所定のカウント時間にわたってカウントするデコード部と、前記デコード部から前記復号成功回数を入力し、所定の復号目標回数から前記復号成功回数を減算した乖離数を算出し、該乖離数が０以上の所定の第１判定値より大きいときは前記基準電圧の設定値を前記乖離数が小さくなるように更新して前記コンパレータに出力し、前記基準電圧の設定値の更新を前記乖離数が前記第１判定値以下となるまで繰り返す制御部と、を備えることを特徴とする。

復号目標回数と復号成功回数との乖離数に基づいてコンパレータの基準電圧を前記乖離数が小さくなるように更新することにより、符号誤り率を目標値以下に低減してバースト信号を復号することが可能となる。

本発明のパルス受信機の第２の態様は、前記パルス受信機の第１の態様において、前記制御部は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新し、前記乖離数が前記第１判定値以下でかつ前記乖離数の蓄積値が０以上の所定の第２判定値より大きいときに、前記設定値から所定のオフセット電圧に対応するオフセット値を減じるとともに、前記乖離数の前記蓄積値を０にリセットすることを特徴とする。

基準電圧の設定値を乖離数の比例成分と積分成分を用いて更新することにより、基準電圧の設定値を高速にかつ安定的に収束させることができるとともに、所定のオフセット電圧を減じた基準電圧の設定値を用いることで、符号誤り率をさらに低減することが可能となる。

本発明のパルス受信機の第３の態様は、前記パルス受信機の第１の態様において、前記制御部は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新することを特徴とする。

基準電圧の設定値を乖離数の比例成分と積分成分を用いて更新することにより、基準電圧の設定値を高速にかつ安定的に収束させることができる。

本発明のパルス受信機の第４の態様は、前記パルス受信機の第２の態様において、前記制御部は、前記コンパレータに入力される前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であり、前記オフセット電圧が正であることを特徴とする。

本発明のパルス受信機の第５の態様は、前記パルス受信機の第３の態様において、前記制御部は、前記コンパレータに入力される前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であることを特徴とする。

本発明のバースト信号の受信方法の第１の態様は、（ａ）伝送すべき情報を含んだバースト信号を入力するステップと、（ｂ）前記バースト信号を基準電圧と比較して前記バースト信号に対応したパルス列を生成するステップと、（ｃ）前記パルス列を所定の基本データに順次復号して前記情報として出力するとともに、前記パルス列が前記基本データに復号された回数である復号成功回数を所定のカウント時間にわたってカウントするステップと、（ｄ）所定の復号目標回数から前記復号成功回数を減算した乖離数を算出し、該乖離数が０以上の所定の第１判定値より大きいときは前記基準電圧の設定値を前記乖離数が小さくなるように更新し、前記基準電圧を前記設定値に設定するステップと、を含み、前記（ａ）〜（ｄ）のステップを前記乖離数が前記第１判定値以下となるまで繰り返すことを特徴とする。

本発明のバースト信号の受信方法の第２の態様は、前記バースト信号の受信方法の第１の態様において、前記ステップ（ｄ）は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新するものであり、さらに、（ｅ）前記乖離数が前記第１判定値以下でかつ前記乖離数の蓄積値が０以上の所定の第２判定値より大きいときに、前記設定値から所定のオフセット電圧に対応するオフセット値を減じるとともに、前記乖離数の前記蓄積値を０にリセットするステップを有することを特徴とする。

本発明のバースト信号の受信方法の第３の態様は、前記バースト信号の受信方法の第１の態様において、前記ステップ（ｄ）は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新するものであることを特徴とする。

本発明のバースト信号の受信方法の第４の態様は、前記バースト信号の受信方法の第２の態様において、前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であり、前記オフセット電圧が正であることを特徴とする。

本発明のバースト信号の受信方法の第５の態様は、前記バースト信号の受信方法の第３の態様において、前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であることを特徴とする。

本発明のパルス受信機によれば、バースト信号を受信してその復号成功回数が所定値以上となるように判定閾値を制御することで、符号誤り率を目標値以下に低減してバースト信号を復号することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るパルス受信機の構成を示すブロック図である。 基本データ「１」、「０」に対応するパルスパターンの一例を示す説明図である。 バースト信号にノイズが混入した一例を示す説明図である。 第１実施形態の制御部で行われる制御の流れを示すフロー図である。 基準電圧を種々の固定値に設定した場合の復号成功回数と符号誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）の変化を示すグラフである。 第２実施形態の制御部で行われる制御の流れを示すフロー図である。 第１実施形態の基準電圧を用いたときと第２実施形態の基準電圧を用いたときの符号誤り率（ＢＥＲ）を比較するグラフである。 バースト信号の受信レベルを変化させたときの符号誤り率を示すグラフである。

本発明の好ましい実施の形態におけるパルス受信機について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るパルス受信機の構成を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のパルス受信機１００の構成を示すブロック図である。本実施形態のパルス受信機１００は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１０、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１２０、コンパレータ１３０、デコード部１４０、制御部１５０、及びＤ／Ａ変換器１６０を備えている。図示しない送信機から無線あるいは有線にて送信されるデジタル情報を含むバースト信号１０は、伝送路で減衰や雑音等の影響を受けた後、本実施形態のパルス受信機１００で受信される。

パルス受信機１００で受信されるバースト信号１０は、１パルスの幅が数ｎｓ（ナノ秒）以下の複数のパルスからなるパルス列を含み、そのパルス列の位置関係によって情報を変調するパルス位置変調（ＰＰＭ）が行われている。バースト信号は、例えば図２に示すように、「１」の基本データに対応するパルスパターン１０ａと、「０」の基本データに対応するパルスパターン１０ｂで構成されている。

図２において、同図（ａ）に示す「１」の基本データに対応するパルスパターンには、２つのパルス列１１、１２を割り当てているのに対し、同図（ｂ）に示す「０」の基本データに対応するパルスパターンにはパルス列１１のみが割り当てられ、「１」の基本データに対応するパルスパターンにおけるパルス列１２に相当する位置にはパルス列が割り当てられていない。これにより、パルス列１１を基準に所定の位置にパルス列１２があるか否かで、「１」または「０」の基本データに復号できる。なお、図２において、パルス列１１と１２はともに同じパルス列とされているが、異なったパルス列であってもよい。

パルス受信機１００で受信されたバースト信号１０は、まずＢＰＦ１１０に入力され、ここで帯域が制限された後、ＬＮＡ１２０に出力される。ＬＮＡ１２０では、ＢＰＦ１１０を通過した信号が一定レベルまで増幅され、次にコンパレータ１３０に出力される。コンパレータ１３０では、ＬＮＡ１２０から入力した信号が基準電圧Ｖｔｈと比較され、該入力信号が基準電圧Ｖｔｈを超えるときは「Ｈｉｇｈ」に相当する信号を出力する一方、該信号が基準電圧Ｖｔｈ以下のときは「Ｌｏｗ」に相当する信号を出力する。このようにして、コンパレータ１３０は受信波形に対応するパルス列２０を出力する。

コンパレータ１３０から出力されるパルス列２０は、デコード部１４０に入力され、ここで順次「１」または「０」の基本データに復号され、情報３０として出力される。図１では、パルス受信機１００に接続される外部機器としてパソコン（ＰＣ）１が接続されており、デコード部１４０から出力される情報３０がＰＣ１に出力される。デコード部１４０で基本データに復号されなかったパルス列の情報は、外部機器に出力されないようにしている。

パルス受信機１００において、デコード部１４０で情報が適切に復号されるためには、コンパレータ１３０から入力されるパルス列２０が、受信したバースト信号１０を正確に再生したものとなっている必要がある。パルス受信機１００に入力されるバースト信号１０は、図２に示すようなパルス列１１、１２を有しているが、パルス受信機１００に受信されるまでの伝送路で減衰や雑音等の影響を受けると、コンパレータ１３０で受信したバースト信号１０を正確に再生できなくなる場合がある。

たとえば、図３に示すように、パルス列１１、１２にノイズ１３が混入し、このノイズ１３が重畳された信号がコンパレータ１３０に入力されたとき、コンパレータ１３０に入力される基準電圧Ｖｔｈが適切に設定されていないと、ノイズ１３をバースト信号１０のパルスと誤検知してしまうおそれがある。図３に示す例では、基準電圧Ｖｔｈとして符号１４の設定値を用いたときは、ノイズ１３に影響されずに基本データに正しく復号することが可能であるが、符号１５の設定値を基準電圧Ｖｔｈに用いたときは、ノイズ１３をパルスと判定し、基本データを誤って復号してしまうか、図２（ａ），（ｂ）に示したパルスパターンのいずれにも一致しないパターンに再生されるために復号そのものができなくなる。その結果、デコード部１４０において、バースト信号１０で送信される情報が適切に復号されなかったり、誤った情報に復号されてしまうおそれがある。

上記説明のように、バースト信号１０で送信される情報をデコード部１４０で適切に復号するためには、コンパレータ１３０でパルス有無の判定閾値に用いる基準電圧Ｖｔｈを好適に設定しておく必要がある。本実施形態のパルス受信機１００では、デコード部１４０からの情報を基に、制御部１５０が基準電圧Ｖｔｈを適切な値に制御する。パルス受信機１００における基準電圧Ｖｔｈの制御方法を以下に説明する。

デコード部１４０は、上記説明のようにパルス列２０を情報３０に復号するとともに、所定の時間（カウント時間Ｔｓ）にわたって復号に成功した回数をカウントし、そのカウント数（復号成功回数ＤＲ）を制御部１５０に出力する。デコード部１４０においてカウントされる復号成功回数とは、復号された情報の真偽とは関係なく、カウント時間Ｔｓにわたって復号に成功した回数をいう。ここで、復号に成功したとされるのは、コンパレータ１３０から入力したパルス列を、図２に示すような予め記憶している基本データのパルスパターンと照らし合わせ、「１」または「０」の基本データのパルスパターンに一致した場合である。そのため、ノイズ１３等の影響によって、例えば「０」が「１」と誤って復号された場合も、復号に成功したものとして復号成功回数にカウントされる。これに対し、ノイズ１３等の影響によって、再生されたパルスパターンが予め記憶している基本データのパルスパターンと一致せず、「１」にも「０」にも復号できなかった場合は、復号成功回数には含まれない。

デコード部１４０は、カウント時間Ｔｓ（一例として、Ｔｓ＝５００ｍｓ）の間に、上記の復号に成功したとされる回数をカウントし、これを復号成功回数ＤＲとして制御部１５０に出力している。制御部１５０は、デコード部１４０から通知される復号成功回数ＤＲをもとに、コンパレータ１３０で用いる基準電圧の設定値Ｖｔｈを制御する。

制御部１５０において、カウント時間Ｔｓにわたってカウントした復号成功回数ＤＲをデコード部１４０から入力し、これを用いてコンパレータ１３０に出力する基準電圧の設定値Ｖｔｈを算出する方法を、以下に説明する。

デコード部１４０による復号が適切であるとされる復号成功回数ＤＲの目標値を復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴとする。復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴは次式のように表せる。
ＤＲ_ＴＧＴ＝Ｂｒ・Ｔｓ （１）
ここで、Ｂｒはデータ伝送速度を表す。一例として、データ伝送速度Ｂｒを１００ｋｂｐｓとし、カウント時間Ｔｓを５００ｍｓとするとき、復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴは５００００回となる。

上記の復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴとデコード部１４０でカウントされた復号成功回数ＤＲとの差を乖離数Ｅｒｒとする。乖離数Ｅｒｒは次式で算出される。
Ｅｒｒ＝ＤＲ_ＴＧＴ−ＤＲ （２）

制御部１５０では、上記の式（２）で算出される乖離数Ｅｒｒを用いて、基準電圧の設定値Ｖｔｈを次式により更新する。（なお、以下では、記号Ｖｔｈは、文脈に応じ、コンパレータ１３０に供給されるアナログ値としての基準電圧、または制御部１５０内で更新操作の対象となる（基準電圧の）設定値を意味するものとする。）
Ｖｔｈｎｅｗ＝Ｖｔｈ＋Ｐ・Ｅｒｒ＋Ｉ・ΣＥｒｒ （３）
ここで、Ｖｔｈｎｅｗは、更新後の基準電圧設定値を表し、Ｖｔｈは更新前の現在の基準電圧設定値を表している。また、ΣＥｒｒは乖離数の累積値を表し、Ｐ、Ｉは、あらかじめ設定された定数の比例制御定数及び積分制御定数である。

式（３）は、基準電圧の設定値Ｖｔｈを乖離数Ｅｒｒの比例成分Ｐ・Ｅｒｒと積分成分Ｉ・ΣＥｒｒで更新することを示している。式（３）に基づく基準電圧設定値Ｖｔｈの更新では、比例制御定数Ｐと積分制御定数Ｉを適切に設定することにより、設定値Ｖｔｈを速やかにかつ安定的に好適な値に更新することができる。

式（３）に基づいて更新された基準電圧の設定値Ｖｔｈｎｅｗは、制御部１５０からＤ／Ａ変換器１６０に出力され、ここでアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、コンパレータ１３０で用いる基準電圧ＶｔｈとしてＤ／Ａ変換器１６０からコンパレータ１３０に出力される。

式（３）に基づいて行われる基準電圧の設定値Ｖｔｈの更新は、乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下になるまで繰り返し行われる。これにより、基準電圧設定値Ｖｔｈが好適な値に制御され、符号誤り率を小さくして良好な受信機を提供することが可能となる。好適な例として、第１の判定値Ｐ１として０が設定される。この場合、デコード部１４０における復号の失敗がないように基準電圧Ｖｔｈが更新制御される。

好ましくは、基準電圧設定値Ｖｔｈの初期値として、コンパレータ１３０に入力される増幅された（正極性の）バースト信号に比べて大きな正の電圧値に対応する値が設定され、式（３）に用いられている比例制御定数Ｐ及び積分制御定数Ｉをともに負の定数とする。これにより、制御部１５０は、基準電圧の設定値Ｖｔｈを初期値から徐々に小さくしていくことで、乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下になるように制御する。コンパレータ１３０に設定される基準電圧設定値Ｖｔｈの初期値としては、例えば２５０ｍＶとすることができる（後述の図５を参照。）。

本実施形態のパルス受信機１００において、コンパレータ１３０に用いられる基準電圧Ｖｔｈを更新する制御部１５０の制御の流れを、図４を用いて説明する。図４は、制御部１５０により行われる制御の流れを示すフロー図である。

まず、ステップＳ１において、制御部１５０の制御に用いるパラメータに初期値を設定する。まず、制御部１５０からＤ／Ａ変換器１６０を介してコンパレータ１３０に出力する基準電圧の設定値Ｖｔｈｎｅｗに、初期値として所定の大きな電圧値に対応する設定値Ｖｔｈｍａｘを設定する。Ｖｔｈｍａｘは、上記のように、コンパレータ１３０に入力される増幅された（正極性の）バースト信号に比べて大きな正の基準電圧に対応する設定値である。さらに、乖離数Ｅｒｒ及び乖離数の積分値ΣＥｒｒには０を設定する。

ステップＳ２では、パルス受信機１００が通信中か否かを判定している。通信中か否かの判定は、バースト信号１０を受信したか否かで行うことができる。パルス受信機１００が通信中と判定したときは、次のステップＳ３に進む一方、通信中でないと判定したときは制御を終了する。

ステップＳ３では、現在の基準電圧設定値Ｖｔｈに最後に更新された基準電圧の設定値Ｖｔｈｎｅｗを設定し、これをＤ／Ａ変換器１６０に出力する。ステップＳ４では、デコード部１４０からカウント時間Ｔｓの間の復号成功回数ＤＲを入力し、ステップＳ５で式（２）より乖離数Ｅｒｒを算出する。

ステップＳ６では、乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下であるか否かを判定し、乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下のときはステップＳ７に進む一方、乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１より大きいときはステップＳ８に進む。ステップＳ７では、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達したことになるので、乖離数の積分値ΣＥｒｒを０にリセットする。

一方、ステップＳ８に進んだときは、式（３）より基準電圧の更新値Ｖｔｈｎｅｗを算出する。この更新された基準電圧の設定値Ｖｔｈｎｅｗは、次のサイクルのステップＳ３でＤ／Ａ変換器１６０に出力され、さらにコンパレータ１３０に出力されて基準電圧Ｖｔｈに用いられる。ステップＳ９では、それまでに蓄積された乖離数Ｅｒｒの積分値ΣＥｒｒに、ステップＳ５で算出された乖離数Ｅｒｒを加算して積分値ΣＥｒｒを更新する。更新された積分値ΣＥｒｒは、次の周期のステップＳ８の基準電圧の更新値Ｖｔｈｎｅｗの算出に用いられる。

図４に示すフロー図では、ステップＳ６で乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下であると判定されるまでは、ステップＳ２からステップＳ９までの処理が繰り返し行われる。これにより、基準電圧Ｖｔｈは、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴを達成するように更新制御される。その結果、符号誤り率を目標値以下に低減してバースト信号を復号させるようにすることが可能となる。

パルス受信機１００において、制御部１５０を用いて基準電圧Ｖｔｈを更新制御する代わりに、基準電圧Ｖｔｈの値を種々の固定値に設定した場合の復号成功回数ＤＲ、及び符号誤り率ＢＥＲの変化を、図５に示す。ここで、符号誤り率ＢＥＲは、バースト信号１０が正しい情報に復号されなかった割合を示している。復号成功回数ＤＲには誤って復号された場合も成功回数として含まれており、符号誤り率ＢＥＲには、復号できなかった回数と誤って復号した回数の両方が含まれる。図５では、復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴを５００００回とし、復号成功回数ＤＲを符号５１で示し、符号誤り率ＢＥＲを符号５２で示している。

図５より、基準電圧Ｖｔｈが１８５ｍＶ以下のときに、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達している。また、符号誤り率ＢＥＲも、基準電圧Ｖｔｈが１８５ｍＶ以下のとき良好な通信に必要な符号誤り率（ＢＥＲ＝１０^−３程度以下)を確保することが可能になることがわかる。

上記の通り、本実施形態のパルス受信機１００では、復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴを適切に設定し、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達するように制御部１５０で基準電圧の設定値Ｖｔｈを制御することにより、通信を行うのに良好な符号誤り率ＢＥＲを確保することが可能となる。本実施形態のパルス受信機では、受信信号の復号状況をもとに、良好な符号誤り率ＢＥＲを確保して受信することが可能となり、別の信号を付加したり別の受信回路を設けたりする必要がない。これにより、小型・低コストで安定したパルス受信性能を持つパルス受信機を提供することができる。

なお、基準電圧Ｖｔｈが８０ｍＶ以下で復号成功回数ＤＲが大幅に低下しているが、これは基準電圧Ｖｔｈが低すぎるとノイズを適切に処理できなくなることを示している。また、基準電圧Ｖｔｈが１８５ｍＶを超えても復号成功回数ＤＲが大幅に低下しているが、これは基準電圧Ｖｔｈが高すぎるとバースト信号１０に含まれるパルス信号を検知できなくなることを示している。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るパルス受信機の構成を、以下に説明する。図５によると、基準電圧Ｖｔｈを高いレベルＶｔｈｍａｘから順次低下させていき、基準電圧Ｖｔｈが１８５ｍＶにおいて復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達してから、さらに基準電圧Ｖｔｈを低下させたときに符号誤り率ＢＥＲが最良となっている。

そこで、本実施形態では、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達したときの電圧から、所定の正のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔをさらに減ずるようにする。図５に示す例では、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達したときの電圧１８５ｍＶから、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔとして例えば１５ｍＶを減ずることで、基準電圧Ｖｔｈを１７０ｍＶとする。このとき、符号誤り率ＢＥＲは、良好な通信に必要な値（ＢＥＲ＝１０^−３程度以下)に比べて十分低い値（１×１０^−６程度以下）となる。なお、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達したときであって、乖離数の積分値ΣＥｒｒも十分小さいとき（後述の第２の判定値Ｐ２以下であるとき）は、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減ずる必要はない。

第２の実施形態における制御部１５０の処理の流れを、図６を用いて説明する。図６は、制御部１４０により行われる制御の流れを示すフロー図である。本実施形態では、第１の実施形態における図４のフロー図と比較して、ステップＳ６で乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下であると判定されたときの処理が異なっている。すなわち、ステップＳ６で乖離数Ｅｒｒが第１の判定値Ｐ１以下であると判定されると、ステップＳ２１で乖離数の積分値ΣＥｒｒが第２の判定値Ｐ２以下であるか否かの判定が行われる。ここで、第２の判定値Ｐ２としては、０以上の値を設定する。

ステップＳ２１で、乖離数の積分値ΣＥｒｒが第２の判定値Ｐ２以下であると判定されると、制御部１５０は基準電圧の更新値Ｖｔｈｎｅｗを算出することなくその周期の処理を終了する。この場合には、それまでの更新値Ｖｔｈｎｅｗはさらに更新されることなく、ステップＳ３でＤ／Ａ変換器１６０に出力される。

一方、乖離数の積分値ΣＥｒｒが第２の判定値Ｐ２より大きいと判定されると、ステップＳ２２で乖離数の積分値ΣＥｒｒが０にリセットされ、ステップＳ２３で次式により基準電圧の設定値を更新する。
Ｖｔｈｎｅｗ＝Ｖｔｈ−Ｖｏｆｆｓｅｔ （４）
この基準電圧Ｖｔｈｎｅｗは、ステップＳ３でＤ／Ａ変換器１６０に出力され、さらにコンパレータ１３０に設定されて用いられる。

上記説明のように、第２実施形態では、第１実施形態で得られる基準電圧よりもさらに正のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減じることにより、第１実施形態よりもさらに小さい符号誤り率ＢＥＲで情報を復号することが可能となっている。オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減じない第１の実施形態で算出される基準電圧を用いたときと、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減じた第２の実施形態で算出される基準電圧を用いたときとで、符号誤り率ＢＥＲを比較した結果を図７に示す。

図７では、横軸を伝送路におけるバースト信号１０の損失（減衰量）とし、縦軸を符号誤り率ＢＥＲとしており、第１の実施形態の基準電圧を用いたときの符号誤り率を符号６１で示し、第２の実施形態の基準電圧を用いたときの符号誤り率を符号６２で示している。また、第２の実施形態で減じられる正のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを１５ｍＶとしている。図７に示すように、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減じた第２の実施形態の基準電圧を用いたときの方が、伝送路におけるバースト信号１０の損失によらず、符号誤り率ＢＥＲが大幅に低減されている。

伝送路の状態を変化させてバースト信号１０の受信レベルを変化させたとき、受信レベルに応じて符号誤り率ＢＥＲがどのように変化するかを、第２実施形態を適用したときと適用しないときとで比較した結果を図８に示す。ここでは、第２実施形態を適用しないときの基準電圧Ｖｔｈとして、固定値を用いている。図８において、符号７０は、第２実施形態を適用したときの符号誤り率を示し、符号７１〜７５は、基準電圧Ｖｔｈをそれぞれ１２０、１６０、１８０、１９０，１９５ｍＶに固定したときの符号誤り率を示している。同図より、第２実施形態を適用した場合には、基準電圧としていずれの固定値を用いた場合よりも、広範囲の受信レベルにわたって符号誤り率ＢＥＲが低減されており、バースト信号１０の良好な復号が実現されていることがわかる。

上記の通り、第２実施形態では、復号成功回数ＤＲが復号目標回数ＤＲ_ＴＧＴに達するときの基準電圧Ｖｔｈからさらに正のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを減ずることにより、符号誤り率ＢＥＲをさらに小さくすることが可能となる。本実施形態のパルス受信機では、第１の実施形態よりもさらに良好な符号誤り率ＢＥＲを確保して受信することが可能となり、別の信号を付加したり別の受信回路を設けたりする必要がない。これにより、小型・低コストで安定したパルス受信性能を持つパルス受信機を提供することができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るパルス受信機の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるパルス受信機の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１００ パルス受信機
１１０ バンドパスフィルタ
１２０ 低ノイズ増幅器
１３０ コンパレータ
１４０ デコード部
１５０ 制御部
１６０ Ｄ／Ａ変換器

Claims (6)

1. 伝送すべき情報を含んだバースト信号を入力して前記情報を復号して出力するパルス受信機であって、
   前記バースト信号を基準電圧と比較して前記バースト信号に対応したパルス列を出力するコンパレータと、
   前記コンパレータから前記パルス列を入力し、該パルス列を所定の基本データに順次復号して前記情報として出力するとともに、前記パルス列が前記基本データに復号された回数である復号成功回数を所定のカウント時間にわたってカウントするデコード部と、
   前記デコード部から前記復号成功回数を入力し、所定の復号目標回数から前記復号成功回数を減算した乖離数を算出し、該乖離数が０以上の所定の第１判定値より大きいときは前記基準電圧の設定値を前記乖離数が小さくなるように更新して前記コンパレータに出力し、前記基準電圧の設定値の更新を前記乖離数が前記第１判定値以下となるまで繰り返す制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新し、
   前記乖離数が前記第１判定値以下でかつ前記乖離数の蓄積値が０以上の所定の第２判定値より大きいときに、前記設定値から所定のオフセット電圧に対応するオフセット値を減じるとともに、前記乖離数の前記蓄積値を０にリセットする
   ことを特徴とするパルス受信機。
2. 前記制御部は、前記コンパレータに入力される前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であり、
   前記オフセット電圧が正である
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス受信機。
3. （ａ）伝送すべき情報を含んだバースト信号を入力するステップと、
   （ｂ）前記バースト信号を基準電圧と比較して前記バースト信号に対応したパルス列を生成するステップと、
   （ｃ）前記パルス列を所定の基本データに順次復号して前記情報として出力するとともに、前記パルス列が前記基本データに復号された回数である復号成功回数を所定のカウント時間にわたってカウントするステップと、
   （ｄ）所定の復号目標回数から前記復号成功回数を減算した乖離数を算出し、該乖離数が０以上の所定の第１判定値より大きいときは前記基準電圧の設定値を前記乖離数が小さくなるように更新し、前記基準電圧を前記設定値に設定するステップと、
   を含み、
   前記（ａ）〜（ｄ）のステップを前記乖離数が前記第１判定値以下となるまで繰り返し、
   前記ステップ（ｄ）は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新するものであり、
   さらに、
   （ｅ）前記乖離数が前記第１判定値以下でかつ前記乖離数の蓄積値が０以上の所定の第２判定値より大きいときに、前記設定値から所定のオフセット電圧に対応するオフセット値を減じるとともに、前記乖離数の前記蓄積値を０にリセットするステップ
   を有する
   ことを特徴とするバースト信号の受信方法。
4. （ａ）伝送すべき情報を含んだバースト信号を入力するステップと、
   （ｂ）前記バースト信号を基準電圧と比較して前記バースト信号に対応したパルス列を生成するステップと、
   （ｃ）前記パルス列を所定の基本データに順次復号して前記情報として出力するとともに、前記パルス列が前記基本データに復号された回数である復号成功回数を所定のカウント時間にわたってカウントするステップと、
   （ｄ）所定の復号目標回数から前記復号成功回数を減算した乖離数を算出し、該乖離数が０以上の所定の第１判定値より大きいときは前記基準電圧の設定値を前記乖離数が小さくなるように更新し、前記基準電圧を前記設定値に設定するステップと、
   を含み、
   前記（ａ）〜（ｄ）のステップを前記乖離数が前記第１判定値以下となるまで繰り返し、
   前記ステップ（ｄ）は、前記乖離数が前記第１判定値より大きいときは、前記乖離数に所定の比例制御定数を乗じた比例成分と前記乖離数の蓄積値に所定の積分制御定数を乗じた積分成分とをそれまでの前記設定値に加算することで前記設定値を更新するものである
   ことを特徴とするバースト信号の受信方法。
5. 前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負であり、
   前記オフセット電圧が正である
   ことを特徴とする請求項３に記載のバースト信号の受信方法。
6. 前記バースト信号に比べて大きな正の前記基準電圧に対応する設定値を前記設定値の初期値とし、前記比例制御定数及び前記積分制御定数がともに負である
   ことを特徴とする請求項４に記載のバースト信号の受信方法。

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