CN101053156A - 调制电路、使用该调制电路的发送装置、接收装置以及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以简单的结构实现传送信息量的增大的调制电路、即使是极短小波也能够容易地生成希望波形的发送装置、即使小波间隔狭窄也容易地分离小波的接收装置、以及通信系统。该调制电路包括时钟发生部、发送信号发生部、控制信号发生部、延迟部和小波发生部。时钟发生部，其以预先规定的既定时间间隔(Tp)发生时钟信号。发送信号发生部，以既定时间间隔(Tp)发生发送信号。控制信号发生部，根据时钟信号，输出预先规定的长度的控制信号。延迟部，发生将控制信号延迟基于发送信号的延迟量得到的延迟信号。小波发生部，其在延迟信号的发生定时下发生小波。

Description

调制电路、使用该调制电路的发送装置、接收装置以及通信系统

技术领域

本发明涉及主要用于无线通信的调制电路、使用该调制电路的发送装置、接收装置以及通信系统。

背景技术

随着以IEEE802.11b为代表的无线LAN设备的快速普及，可以设想通过将AV设备或个人计算机相互无线连接，来建立无缝网络(seamlessnetwork)的社会的到来，从而当务之急，是确立以低价格实现小型且高速的数据发送装置、接收装置和通信系统的技术。

作为该技术之一，使用了脉冲状调制信号的超宽频带(Ultra Wide Band，下面记作UWB)的通信方式引人关注。

作为以往的脉冲无线通信中使用的发送装置，例如公知有在特表2003-513501号中所记载的结构。图26表示在特表2003-513501号中所记载的以往的脉冲发生电路。

图26中的脉冲发生电路，通过：用于发生任意的模拟波形信号的模拟波形发生电路5801、电感器5802以及由具有稳定区和不稳定区的负电阻元件构成的电路5803构成，由负电阻元件构成的电路5803通过响应模拟波形信号，在稳定区和不稳定区下使其动作状态发生变化，并在不稳定区进行振荡，来将模拟波形信号的1个脉冲分割为多个短脉冲，从而得到作为调制信号的小波(wavelet)信号。小波是局部存在的交流波。

图27是表示以往的发送装置的结构的框图。本以往例的发送装置6213，构成为具有第一脉冲生成器6203～第四脉冲生成器6206，基于来自脉冲源6201和最高阶单元(highest order unit)6202的信号、由个脉冲生成器6203～6206生成的脉冲，满足正交关系。作为满足正交关系的脉冲，采用了厄米特变换正交脉冲(modified Hermite orthogonal pulses)。脉冲选择器/合成器6207，基于数据输入进行正交脉冲的选择和合成，用发送单元6208的放大器6209对多路复用的信号进行放大后，经天线6210加以发送。以往的接收装置(未图示)，通过利用脉冲的正交性来将它们分离，从而分离、解调多路复用后的信号。例如在特开2003-87220号中，公开了上述以往结构。

图28表示与图27不同的以往的发送装置的调制波形。在图27的以往例中，通过使脉冲正交来增加每单位时间的信息量，与此相对，在本以往例中通过对脉冲位置及其相位这两方赋予信息，来增加信息量。在图28中，“信息(BIP)”表示实施双相(Bi-Phase)调制的内容、“信息(PPM)”表示实施脉冲位置调制的内容、“扩散”表示实施扩散处理的内容，“波形”表示实施上述内容之后的波形。例如在特开2003-101509号中公开了上述的以往构成。

但是，在特表2003-513501号中所记载的以往结构中，由于通过变换为与模拟波形信号的长度对应的小波的PWM(Pulse Width Modulation)来传递信息，因此所传送的信息量的增大与小波宽度的增大相关联，从而可能会导致不易使信息传递量高密度化。

在特开2003-87220号中所记载的以往结构中，需要由发送装置生成复杂的脉冲波形，因此在小波宽度不足1ns的极短小波中可能不易生成希望波形。要实现极短小波，电路结构复杂且费用昂贵，而且消耗功率也可能增大。另外，在特开2003-101509号中所记载的以往结构中，如果使小波间隔相对于小波宽度极端窄小，则在接收装置中可能不易分离小波，从而发送装置不能使小波间隔极端窄小，可能不易提高通信速度。

发明内容

本发明提供一种调制电路、发送装置、接收装置和由这些装置构成的通信系统，其中上述调制电路以简单的结构实现传送信息量的增大，上述发送装置即使在极短小波的情况下，也能通过进行相关计算，容易地生成希望波形，并且使小型、低消耗功率和低价格成为可能，上述接收装置即使在小波间隔狭窄的情况下也能容易地分离小波，提高通信速度。

本发明调制电路包括时钟发生部、发送信号发生部、控制信号发生部、延迟部和小波发生部。时钟发生部，以预先规定的既定时间间隔发生时钟信号。发送信号发生部，以既定时间间隔发生发送信号。控制信号发生部，根据时钟信号，输出预先决定的长度的控制信号。延迟部，发生将控制信号延迟基于发送信号的延迟量得到的延迟信号。小波发生部，在延迟信号的发生定时下发生小波。

根据该结构，利用由输入信号控制的延迟量来发生小波信号，并且使用被延迟的小波信号来代替以往模拟信号，由此能够以简单结构来实现传送信息量的增大。

另外，本发明的调制电路也可为，延迟部中的延迟量，是由小波发生部发生的小波的中心频率上的周期的一半。根据该结构，能够以简单结构来实现传送信息量的增大。

另外，本发明的调制电路也可为，延迟部包括：延迟元件，对控制信号进行延迟；和第一开关电路，按照发送信号对由延迟元件得到的延迟信号与控制信号进行切换。根据该结构，通过适应性的控制，能够同时达到远距离通信和减少消耗功率的目的。

本发明的发送装置也可具有，包括上述任意一种调制电路，并且进行当需要进行远距离通信时，拉长小波宽度，当需要减小消耗功率时，缩短小波宽度的无线通信的结构。根据该结构能够同时达到远距离通信和减少消耗功率的目的。

另外，本发明的发送装置，也可为包括上述任意一种的调制电路，并且进行当建立通信初期的同步时，拉长小波宽度，当同步建立后进行数据传送时，缩短小波宽度的无线通信的结构。根据该结构能够同时达到远距离通信和减少消耗功率的目的。

另外，本发明的发送装置，也可为调制电路，是添加时间比小波宽度短的的小波位置变更的脉冲位置调制电路，包括：脉冲位置调制电路；和发送输出部，发送来自脉冲位置调制电路的信号的结构。根据该结构，即使在极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形，并且能够实现小型、低消耗功率、低价格的发送装置。

另外，本发明的发送装置也可为，将变换无线通信数据为小波的波形变换电路，相对于给脉冲位置调制电路的输入信号、或者相对于来自脉冲位置调制电路的输出信号进行配置的结构。根据该结构，即使在极短脉冲的情况下也能够容易地生成希望波形，并且能够实现小型、低消耗功率、低价格的发送装置。

另外，本发明的发送装置也可为，波形变换电路为包括对所输入的信号进行微分的微分电路、以及对所输入的信号进行倍增的倍增电路的结构。根据该结构，即使在极短脉冲的情况下也能够容易地生成希望波形。

另外，本发明的发送装置也可为，波形变换电路为包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于切换来自至少一个以上的小波生成电路的信号的第二开关电路，当被输入了来自脉冲位置调制电路的信号时，从第二开关电路输出信号的结构。根据该结构，即使在极短脉冲的情况下也能够容易地生成希望波形。

另外，本发明的发送装置也可为，波形变换电路为包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于混合来自至少一个以上的小波生成电路的信号的混合电路，当输入了来自脉冲位置调制电路的信号时，从混合电路输出信号的结构。根据该结构，即使在极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形。

另外，本发明的发送装置也可为，波形变换电路为包括用于生成小波并且可直接被控制振荡的开始和结束的小波生成电路，当输入了来自脉冲位置调制电路的信号时从小波生成电路输出信号的结构。根据该结构，即使在极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形。

另外，本发明的发送装置也可为，波形变换电路，包括用于进行波形的整形的波形整形电路，波形变换电路的输出，是通过波形整形电路的波形的结构。根据该结构，即使在极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形。

另外，本发明的发送装置也可为，脉冲位置调制电路中所添加的位置变更时间，设为波形变换电路的小波的中心频率的周期的1/2周期的奇数倍的结构。根据该结构，即使在极短小波的情况下，也能够容易地生成容易在接收侧进行2值判定的波形。

另外，本发明的发送装置也可为，在脉冲位置调制电路中所添加的位置变更时间，为由脉冲发生部所发生的小波的中心频率上的周期的1/m(m为2以上的整数)。根据该结构，通过用m值相位调制将在每一个小波中所传送的信息量变为m倍，从而能够实现传送信息量的增大。

本发明的接收装置具有：包括相关信号发生电路、波形变换电路和相关电路的结构。相关信号发生电路，发生与接收信号进行了相关的相关信号。波形变换电路，将由相关信号发生电路所发生的相关信号变换为小波后输出变换相关信号。相关电路，将接收信号和变换相关信号相乘，输出接收相关信号。根据该结构，能够容易地分离小波，进而能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路为包括对波形进行微分的微分电路、以及对波形进行倍增的倍增电路的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，进而能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路为包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于切换来自至少一个以上的小波生成电路的信号的第三开关电路，当输入了来自相关信号发生电路的信号时，从第三开关电路输出信号的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，进而能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路为包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于混合来自至少一个以上的小波生成电路的信号的混合电路，当输入了来自相关信号发生电路的信号时，从混合电路输出信号的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，进而能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路为包括用于生成小波、并且振荡的开始和结束可直接被控制的小波生成电路，当输入了来自相关信号发生电路的信号时，从小波生成电路输出信号的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，进而能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路所输出的信号，是作为接收信号的发送源的发送装置中、由变换为小波的电路变换的频率的1/n(n为整数)的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，能够容易地实现2值判定。

另外，本发明的接收装置也可为，上述n为奇数的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，能够容易地实现2值判定。

另外，本发明的接收装置也可为，波形变换电路包括用于进行波形的整形的波形整形电路，波形变换电路的输出，是通过波形整形电路的波形的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，并且能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，变换相关信号是固定脉冲重复周期的信号的结构。根据该结构，能够容易地分离小波，并且能够容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，包括：分配电路，其将接收信号分配成至少两个信号；和脉冲位置检测电路，其根据由分配电路所分配的信号的振幅，检测出小波位置，根据由脉冲位置检测电路所检测出的小波位置，相关信号发生电路，决定相关信号的发生定时的结构。根据该结构，能够容易地决定相关信号发生定时，并且能够容易地分离小波，进而容易地提高通信速度。

另外，本发明的接收装置也可为，包括对相关信号进行任意的时间积分的积分器，根据由积分器积分后的相关信号的功率值进行接收数据的判定的结构。根据该结构，能够容易地实现接收数据的判定。

再有，本发明的接收装置也可为，输入到积分器的相关信号，是通过提取任意频带的滤波电路的信号的结构。根据该结构，能够根据特定频率成分的输出功率来容易地实现接收数据的判定。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例中的基于PPM调制的调制电路的结构的框图。

图2A是表示第一实施例中的延迟部的结构的框图。

图2B是表示第一实施例中的延迟部的结构的框图。

图3是表示第一实施例中的小波发生部的结构的框图。

图4是表示第一实施例中的调制电路的PPM调制波的图。

图5是表示本发明的第二实施例中的基于Bi-Phase调制的调制电路的结构的框图。

图6是表示第二实施例中的调制电路的Bi-Phase调制波的图。

图7是表示本发明的第三实施例中的基于PPM/Bi-Phase调制的调制电路的结构的框图。

图8A是本发明的第四实施例中的发送装置的结构的框图。

图8B是表示用于与第四实施例中的发送装置的小波位置调制波形进行对比的以往小波位置调制波形的图。

图8C是表示第四实施例中的发送装置的小波位置调制波形的图。

图9是表示本发明的第五实施例中的包括发送装置和接收装置的通信系统的结构的框图。

图10是表示第五实施例的发送装置和接收装置中的波形的图。

图11A是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的结构的框图。

图11B是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的电路图。

图12是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的其他结构的框图。

图13是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的其他结构的框图。

图14是表示第五实施例的发送装置和接收装置的波形变换电路中的波形的图。

图15是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的结构的框图。

图16A是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的波形的图。

图16B是表示第五实施例中的波形变换电路的间歇发送电路输出的频率特性的图。

图16C是表示第五实施例中的波形变换电路的放大器增益的频率特性的图。

图16D是表示第五实施例中的波形变换电路的放大器输出的频率特性的图。

图17是表示本发明的第六实施例中的接收装置的结构的框图。

图18是表示第六实施例的接收装置中的波形的图。

图19是表示与第六实施例的接收装置对应的发送装置中的波形的图。

图20表示本发明的第七实施例中的接收装置的结构的框图。

图21是表示第七实施例的接收装置中的波形的图。

图22是表示第七实施例的接收装置中的波形的图。

图23是表示本发明的第八实施例的接收装置中的波形的图。

图24是表示向第八实施例中的接收装置发送信号的发送装置的PPM调制电路的结构的框图。

图25是表示第八实施例的接收装置中的波形的图。

图26是表示以往调制电路中的小波发生部的结构的框图。

图27是表示以往发送装置的结构的框图。

图28是表示以往发送装置的调制波形的图。

图中：11-时钟发生部；12-发送信号发生部；13-控制信号发生部；14-延迟部；15-小波发生部；21-延迟元件；22-开关部(第一开关电路)；31-电感器；32-隧道二极管(tunnel diode)；33-电阻元件；71-控制信号宽度控制部；82-通信系统；83-发送装置；84-接收装置；103、207-数据变换部；104-PPM调制电路(脉冲位置调制电路)；105-发送输出部；106、204、205-天线；110-短小波化电路；111、903、904-延迟器；201、503-相关信号发生电路；202、203-波形变换电路；206-相关电路(包括滤波电路)；302-微分电路；303-倍增电路；304-电容器；305-晶体管倍增电路；402-混合器(混合电路)；403-信号源(小波生成电路)；404、1405-滤波器；502-接收功率检测部(包括分配电路和小波位置检测电路)；705-积分器；902-S/P变换电路；1402、1502-间歇振荡电路(小波生成电路)；1403-小波波形设定部；1404-波形整形电路(第二开关电路)；1503-波形设定用放大器。

具体实施方式

以下，使用附图，对本发明的实施例进行说明。

(第一实施例)

图1表示本发明的第一实施例中的基于PPM调制的调制电路的结构的框图。图2A是表示第一实施例中的延迟部的结构的框图，图2B是表示第一实施例中的延迟部的结构的框图。图3是表示第一实施例中的小波发生部的结构的框图。图4是表示第一实施例中的调制电路的PPM调制波的图。

在图1中，时钟发生部11，以信号发送符号率的固定间隔来发生时钟信号。发送信号发生部12以时钟信号的间隔来发生发送信号，例如为二值数字信号时，与时钟信号同步地发生两种状态的发送信号。控制信号发生部13，根据时钟信号，以对小波发生部15的动作适当的时间，将控制信号提供给小波发生部15。延迟部14，基于发送信号，发生从控制信号变化时钟信号的延迟量之后的延迟信号。小波发生部15，通过在延迟信号的发生定时下发生小波，得到PPM调制信号。

以下，说明图1的结构下的本实施例的动作。

时钟发生部11，将用于规定发送符号率的时钟信号，提供给发送信号发生部12和控制信号发生部13。发送信号发生部12，与时钟信号同步地，将要发送的符号作为发送信号提供给延迟部14。此时，如果要发送的符号为2值数字信号，则发送信号是两种状态的信号，同样地，如果为多值数字信号，则发送信号成为多值状态的信号。

控制信号发生部13，与时钟信号同步地发生用于决定调制信号的小波宽度的控制信号。例如，假设调制信号的小波宽度为1ns时，则发生1ns长度的控制信号，并提供给延迟部14。延迟部14，将根据上述发送信号的状态延迟上述控制信号得到的延迟信号，提供给小波发生部15。例如，假设发送信号为两种状态的信号时，使延迟量变成0秒或τ秒。这里，τ秒是PPM调制中的偏移值，一般设定为比时钟信号的间隔短的时间。延迟部14，例如可用图2A、图2B所示的结构来实现。

如图2A所示，将控制信号一分为二，将由延迟元件21使一方延迟了时间τ得到的延迟信号、和未被延迟的另一方的信号提供给开关部22。开关部22根据上述发送信号选择性地输出两个输入信号之中的一方，由此实现延迟部14的动作。再有，也可如图2B所示那样，将开关部22设置在延迟元件21的前级的结构来实现延迟部14。

图1中的小波发生部15，根据延迟信号，发生延迟了延迟信号的时间长度部分的小波信号。例如，小波发生部15可用图3所示的结构来实现。在图3中小波发生部15具备电感器31、与电感器31连接的隧道二极管32、设置在隧道二极管32的输出端子与接地之间的电阻元件33。

通过上述动作，可得图4所示的τ秒的PPM脉冲调制波。在图4中，设时钟信号是以时间间隔Tp发生的信号。

如上所述，对本实施例的结构中，可通过在时钟发生部11、发送信号发生部12等、已有方式的结构中也需要的构成要素的基础上，附加延迟元件21和开关部22程度的附加电路来实现PPM调制电路。由此，通过简单的结构能够实现传送信息量的增大，并且能够以小型且低价格来构成发送装置。

再有，虽然在本实施例中以基于2值发送信号的PPM调制为例进行了说明，但是在3值以上的多值的情况下，通过与此对应地增加延迟元件和开关元件，也同样可实现。

(第二实施例)

图5是本发明的第二实施例中的Bi-Phase调制电路的框图。图6是表示第二实施例中的调制电路的Bi-Phase调制波的图。在图5中与上述第一实施例不同点在于，延迟部14中的延迟时间τ，被规定为由小波发生部15所生成的小波的中心频率上的周期T的1/2。从而，图1和图5在框图上没有差异，如后述那样，采用本结构，还可同时进行PPM调制和Bi-Phase调制。

在图5中，如果将延迟部14中的延迟时间τ，规定为由小波发生部15所生成的小波的中心频率上的周期T的1/2，则当发送信号为“0”的情况和“1”的情况下，可得与图6所示的类似于Bi-Phase调制的调制信号。由于相位反转的区域，仅仅是图6的用虚线包围的部分，因此不能成为严格意义上的Bi-Phase调制信号，但是与经由实际的多路复用传输路径的接收波形中的波形变形相比，由虚线包围的部分以外的波形影响较小。从而，通过使用相关器和采用利用了延迟检波的Bi-Phase解调方式，在原理上能够进行解调。

另外，如上所述，通过将延迟部14延迟时间τ准备多个，可得并用了PPM调制和Bi-Phase调制的PPM调制信号。再有，虽然在以上说明中，为了简单起见将延迟时间τ规定为周期的1/2，但是通过设置多个将延迟时间τ设为周期T的1/m(m为2以上整数)的延迟部，可得并用了PPM调制和m值的相位调制的PPM调制信号。

(第三实施例)

图7是本发明的第三实施例中的PPM调制或Bi-Phase调制电路的框图。在图7中，与上述的第一实施例不同点在于，针对控制信号发生部13，具有用于进行控制信号宽度的控制的控制信号控制部71，其中该控制信号发生部13用于决定由小波发生部15所生成的小波宽度。虽然远距离的通信和减少消耗功率是相反的目的，但是根据本结构，通过自适应性的控制，能够同时达到上述两个目的。

即，通过本结构，当需要远距离的通信时，通过拉长小波宽度来等效增大发送功率，由此能够提高S/N比。另外，当需要减少消耗功率时，通过使用更短的小波宽度，来减少发送功率，从而能够减少消耗功率。

再有，当建立通信初期的同步时，需要提高接收灵敏度，而且，当建立同步后进行数据传送时，需要增大通信容量，而这些也是相反的目的。但是，根据同样的本结构，通过自适应性的控制，能够同时达到上述目的。即，通过本结构，当建立通信初期的同步时，通过拉长小波宽度来等效增大发送功率，由此能够提高S/N比。另外，当建立同步后进行数据传送时，通过使用更短的小波宽度，来进行使用了更宽的频带的通信，从而能够增大通信容量。

在以上的无线系统中，通过使用上述第一实施例和第二实施例的无线装置，能以简单的结构来实现低价格的通信系统。

(第四实施例)

图8A是表示本发明的第四实施例中的发送装置的结构框图。图8B是表示用于与第四实施例中的发送装置的小波位置调制波形进行对比的以往小波位置调制波形的图，图8C是表示第四实施例中的发送装置的小波位置调制波形的图。

在图8A的框图中，本实施例的发送装置具备：数据变换部103，其将所输入的发送数据变换为无线通信用数据；PPM调制电路104，其根据来自数据变换部103的输出来调制小波位置；和发送输出部105，其从天线106发射PPM调制电路104的输出。接收从本实施例的发送装置发送来的信号的接收装置(未图示)中，通过将接收信号输入到相关电路(未图示)，并且与相关信号发生电路(未图示)中所发生的相关信号进行相关处理，输出接收相关信号。接收相关信号被输入到数据变换部(未图示)，并解除发送侧中所施加的无线通信用处理，作为接收数据输出。

PPM调制电路104，具有：短小波化电路110，其基于矩形的时钟信号，生成希望的时间宽度的小波信号；和延迟器111，其按照来自数据变换部103的输出，对短小波化电路110的信号进行延迟，从而进行PPM调制。短小波化电路110，可例如由逻辑电路IC的逻辑积(AND)元件和延迟电路构成。

使用图8B和图8C，说明以往PPM与本发明之间的不同点。如图8B所示，在以往PPM调制中，通过使表示“0”和“1”的小波改变小波宽度以上的时间，来让接收装置判别其位置的差异。与此相对，在本发明中，如图8C所示那样，通过使表示“0”和“1”的小波仅仅改变小波宽度以下的微小时间，并让接收装置利用相关信号在相关电路中进行相关处理，来进行“0”和“1”的判别。

如上所述，本实施例的发送装置，通过利用小波宽度以下的微小的时间差来调制小波，在接收装置侧与相关信号进行相关处理，形成检测小波位置的脉冲位置调制，从而能够实现在极短小波的情况下也可容易地生成希望波形，并且可满足小型、低消耗功率、低价格的发送装置和通信系统。

再有，本发明的通信介质不限于无线，也可为光缆或同轴电缆等有线方式。

(第五实施例)

图9是表示本发明的第五实施例中的发送装置、接收装置和通信系统的结构的框图。图10是表示本发明的第五实施例中的发送装置、接收装置和通信系统中的波形的图。图11A是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的结构的框图。图11B是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的电路图。图12是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的另一结构的框图。图13是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的另一结构的框图。

图14是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的波形的图。图15是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的结构的框图。图16A是表示第五实施例中的发送装置和接收装置的波形变换电路的波形的图，图16B是第五实施例中的波形变换电路的间歇发送电路输出的频率特性的图，图16C是表示第五实施例中的波形变换电路的放大器增益的频率特性的图，图16D是表示第五实施例中的波形变换电路的放大器输出的频率特性的图。

构成本实施例的通信系统82的发送装置83与第一实施例的不同点在于：具备波形变换电路202，是PPM调制电路104的输出在波形变换电路202中变换为小波，并利用与小波对应的微小的时间差进行调制的脉冲位置调制，并且从发送输出部105经由天线204进行发送。

图9中，构成本实施例的通信系统82的接收装置84具备：用于接收信号的天线205；发生相关信号的相关信号发生电路201；波形变换电路203，其将由相关信号发生电路201发生的相关信号变换为小波；相关电路206，其取得由天线205接收到的接收信号、与作为波形变换电路203的输出的变换相关信号之间的相关，并输出接收相关信号；和数据变换部207，其对相关电路206所输出的接收相关信号进行数据变换。

作为波形变换电路202中的波形变换，例如，将如图10的波形A所示的PPM调制电路104的输出信号，波形变换为作为如图10的波形B所示的小波的一个周期份的正弦波。在本实施例中，分配数据“0”的正弦波相对基准将延迟时间设为0，分配数据“1”的正弦波相对基准将延迟时间设为T/2。再有，T是图10的波形B所示的正弦波的一个周期时间。波形变换电路202的输出，被作为发送信号从发送输出部105经天线204发送。接下来，说明接收装置84接收到信号时的动作。

由天线205接收到的信号被输入到相关电路206。为了说明简单起见，假设此时的接收信号，为与发送信号相同的图10的波形B所示的波形。但是，实际上当然会因传播而发生衰减，并加入噪声和/或多径(multipath)。作为由相关信号发生电路201发生的相关信号，例如采用图10的波形C所示的信号。在适当的定时下生成的相关信号，被输入到波形变换电路203，来生成图10的波形D所示的信号。通过由波形变换电路203对相关信号进行波形变换，来变换为与接收信号同样的小波，并取与接收信号很高的相关作为变换相关信号，输入到相关电路206中。

由此，可得如图10的波形E所示的接收相关信号，当输入“0”的小波时相关波形成为正电压的信号，当输入“1”的小波时相关波形成为负电压。数据变换部207，例如将0V作为基准电压，根据接收相关信号为正还是为负来进行“0”和“1”的判断，并且解调接收信号，作为接收数据输出。这里其特征点在于，作为相关信号，通过如图10的波形C所示那样将“0”的位置的信号用作相关信号，能够进行接收信号的解调，从而，例如在发送侧和接收侧共同拥有“0”和“1”的数据串，不一定需要使它们一致。

再有，为了在进行判定时稳定电压，也可采用滤波器或峰值保持电路，使相关电路206的输出信号稳定。另外，虽然在以上说明中作为相关信号采用了连续使用“0”的示例，但是连续使用“1”也可同样实施。

另外，也可构成为根据相关电路206的输出信号电平和/或解调后的错误率等，将相关信号发生电路201发生的相关信号切换成“0”、“1”来使用。另外，在以上说明中示出了使用波形变换电路202进行PPM调制电路104的输出信号的波形变换的结构，但是构成为使用PPM调制电路104在小波的位置对波形变换电路202的输出信号进行调制，也可同样实施。

接着，使用图11A～11B和图12，对本实施例中的波形变换电路的实现例进行说明。

在图11A～11B中，波形变换电路由微分电路302和倍增电路303构成，其通过由微分电路302对所输入的无线通信数据进行一次微分，例如变换为接近正弦波的信号之后，由倍增电路303进行倍增，来生成希望周期数的小波。如图11B所示，作为微分电路302例如使用电容器304来实现，作为倍增电路303可由采用了晶体管的晶体管倍增器305来实现。

再有，作为微分电路302也可采用逻辑电路IC(未图示)来实施，作为倍增电路303也可通过采用二极管(未图示)的倍增电路来实施。

图12是与图11A～11B不同的波形变换电路的实现例，图12所示的波形变换电路，用信号源403和混合器(mixer)402构成。再有，此时也可构成为用滤波器404除去不需要的频率成分。另外，虽然在以上说明中示出了由波形变换电路波形变换为一个周期的正弦波的示例，但是波形变换为两个周期以上的正弦波也可同样实施。

另外，虽然在以上说明中示出了由波形变换电路波形变换为正弦波或者接近正弦波的波形的示例，但是采用三角波、锯齿波、梯形波、连续的高斯脉冲(Gaussian pulse)、高斯脉冲的微分波等固定脉冲重复周期的其他波形，也可同样实施。

另外，本实施例的波形变换电路，也可实施为通过如图13和图15所示那样构成，来进行波形成形。在图13中，波形变换电路，具备：间歇振荡电路1402，其将所输入的无线通信数据作为控制信号，进行振荡的开始和停止；小波波形设定部1403，其根据输入无线通信数据，来决定小波的发生定时和波形；和波形整形电路1404，其根据来自小波波形设定部1403的输出，对间歇振荡电路1402的输出信号的波形进行整形。也可添加用于除去不需要的成分的滤波器1405。

使用图14说明波形变换电路的各部分中的信号。例如，从图14的波形A所示的PPM调制电路输出的信号，被输入到间歇振荡电路1402作为输入脉冲信号，并且作为其输出信号可得到图14的波形B所示的信号。如图14的波形B的粗线所示，间歇振荡电路1402的输出信号，其输入和输出根据电路的时间常数，在振荡开始时振幅小，另外，振荡结束时就算控制信号发生变化，仍持续固定时间的输出。

由于此振荡开始和振荡结束时的特性，因邻近的脉冲间隔而变化，因此不易唯一地控制其特性。这种情况，因所输入的无线通信数据而频谱发生变化，从而在发送功率控制、频带控制的观点上看来成为问题。为了防止这种情况，由小波波形设定部1403输出图14的波形C所示的信号，并且根据该信号由波形整形电路1404，在小波的开始和结束，通过决定其波形，从而能够将被控制为具有如图14的波形D所示的固定小波宽度、和希望波形的信号，作为发送输出进行整形。

再有，作为波形整形电路1404，也可具有时间常数短的开关电路。另外，也可构成为通过在波形整形电路1404的输出添加滤波器1405、或与它一起使用，以构成为具有波形整形功能。

接着，使用图15、图16A～16D说明不同的波形变换电路的实现例。在图15中波形变换电路，具有：间歇振荡电路1502，其将所输入的无线通信数据作为控制信号，来进行振荡的开始和停止；和波形设定用放大器1503，其对间歇振荡电路1502的输出以任意的频率特性下进行放大。

使用图16A～16D，说明图15中的各部分中的信号。与图14同样，间歇振荡电路1502的输出信号，例如如图16A的波形B的粗线所示那样，其输入和输出根据电路的时间常数，在振荡开始振幅小，另外在振荡结束时，就算控制信号发生变化，仍然持续固定的时间输出。该信号的频率特性为如图16B所示那样，为在所输入的无线通信数据的使用频带的两端上功率较低的特性。为了补偿该信号的频率特性，如图16C所示那样，通过使波形设定用放大器1503具有增益在使用频带的两端较高的频率特性，能够使波形设定用放大器1503的输出如图16D所示那样，到使用频带的两端都为固定的功率谱，并且来自波形变换电路的小波输出波形如图16A的波形C所示那样，为从振荡的开始到结束都具有固定振幅的小波信号，从而能够利用在所使用的频带上具有均匀的发送功率谱的小波来进行通信。

如上所述，根据本发明的第五实施例中的发送装置、接收装置和通信系统，通过进行将脉冲变换为小波，并且利用与小波对应的微小的时间差进行调制的这种脉冲位置调制，在发送装置中，即使是极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形，并且能够实现小型、低消耗功率、低价格，在接收装置中能够容易地分离小波，进而容易地实现通信速度的提高。

(第六实施例)

图17是表示本发明的第六实施例中的接收装置的结构的框图。图18是表示本发明的第六实施例中的接收装置中的波形的图。图19是表示与第六实施例中的接收装置对应的发送装置的波形的图。本实施例与第五实施例的接收装置不同点在于，具有接收功率检测部502，接收功率检测部502包括分配电路和小波位置检测电路；以及接收功率检测部502，构成为：检测出接收信号的小波位置并输出小波位置信息信号后，输入到相关信号发生电路503，由此决定相关信号发生的定时或辅助决定。

虽然在第五实施例中没有详细记载，但是在图17中，为了由相关电路206取得通过接收功率检测部502的接收信号、和由波形变换电路203变换的来自相关信号发生电路503的相关信号之间的相关，需要使其定时一致(同步)。通常，定时调整时采用延迟量调整环(DLL：Delay lockedloop)等，但是在该情况下，如果延迟量的初始值接近最终延迟量，则调整时间较短、可实现短时间的同步。使用图17和图18，说明本实施例的接收装置的动作。图18所示的波形是简单地表示其一例，本发明并没有仅限于此波形。

由天线205接收到的接收信号，首先被输入到接收功率检测部502。此时的波形例如为图18的波形A所示的正弦波，并且在发送侧被实施PPM调制，“0”和“1”信息被分配给其位置上。接收功率检测部502将接收信号一分为二，其中一方输出到相关电路206，而另一方作为表示小波位置的小波位置信息输出到相关信号发生电路503。再有，作为表示小波位置信息的信号，也可为由接收功率检测部502对图18的波形A所示的接收信号进行整流，仅提取如图18的波形B所示的信号的振幅的绝对值得到的信号。

信号的绝对值的提取时，例如，用使用二极管的检波器等实现。相关信号发生电路503，根据来自接收功率检测部502的小波位置信息，输出如图18的波形C所示的相关信号。

再有，虽然图18的波形B和图18的波形C的波形差异并不明显，但这是因为作为接收信号使用的是没有噪声和多径信号的理想状态下的信号，而在实际的通信条件下，根据接收功率检测部502中的检测信号的判定值的设定，会发生由噪声或多径导致的误检测(在实际上没有信号的位置上输出信号、或者在有信号的位置上没有输出信号)。

相关信号发生电路503，由小波位置信息，仅挑选有看似正确的定时，作为相关信号输出用的定时来利用，并输出相关信号。作为看似正确的定时的挑选选方法有：将“0”或“1”存在的间隔以外的信号作为噪声予以忽略的方法；以及，当“0”和“1”的输出定时双方存在信号时，比较振幅值，将振幅值大的信号选择为更为看似正确的方法等。

相关信号发生电路503所输出的相关信号，被输入到波形变换电路203中，变换为图18的波形D所示的变换相关信号。相关电路206，对来自接收功率检测部502的接收信号、与变换相关信号进行相关处理，并且输出图18的波形E所示的接收相关信号。通过判定该信号的振幅的正、负，来判别“1”和“0”作为接收数据。

再有，也可构成为，通过在接收功率检测部502中具备适当的延迟电路，使从接收功率检查部502输入到相关器505的信号，按照定时与来自波形变换电路203的输入相一致的方式适当延迟。

如上所述，根据本发明的第三实施例的接收装置，通过设置接收功率检测部，从接收信号功率中获得小波位置信息，根据该小波位置信息生成相关信号来取得与接收信号的相关，从而能够容易地分离小波，进而容易地实现通信速度的提高。

再有虽然表示的是，与本实施例中的接收装置对应的发送装置中，如图19的波形B所示的那样，将图19的波形A所示的PPM调制电路输出信号的各小波位置变化，设为小波的中心频率的周期T的一半(T/2)后发送，并对该信号进行接收的示例，但是如图19的波形C所示，也可设为3T/2，只要像这样相对信号周期T设为nT/2(n为奇整数)即可。

(第七实施例)

图20是表示本发明的第七实施例中的接收装置的结构的框图，图21是表示第七实施例的接收装置中的波形的图。图22是表示第七实施例中的接收装置的另一波形的图。本实施例与第五实施例的不同点在于，被从波形变换电路203输入到相关电路206的变换相关信号，使用频率比从天线205输入的接收信号更低的信号。

使用图20说明本实施例的接收装置的动作。从相关信号发生电路201输出的相关信号，被由波形变换电路203实施波形变换，并且在相关电路206中与来自天线205的接收信号进行相关处理，之后通过滤波电路，用积分器705除去高频成分而作为接收数据输出。使用图21说明本实施例中的接收装置的各部分的输出波形。从天线205输入的接收信号，是被在发送装置变换为小波的PPM调制信号，为了说明简单起见，设为如图21的波形A所示的忽略了噪声和/或多径的信号。

相关信号发生电路201所输出的相关信号，如图21的波形B所示，例如在PPM调制信号的0定时下发生。如上所述，相关信号被在波形变换电路203中进行波形变换，但是本实施例与第五实施例～第六实施例的不同点在于，在本实施例中如图21的波形C所示，相对接收信号变换为1/2频率的信号。相关电路206的输出信号如图21的波形D所示，通过用积分器705对该信号进行积分，如图21的波形E所示那样在“0”和“1”上输出具有不同的电压值的信号，并且通过将适当的电压值作为基准来判别“0”和“1”，能够提取数据。

再有，在图22中，示出了变换相关信号相对接收信号设为1/3频率的信号的示例。使用图22说明图20中的各部分的输出波形。如图22的波形C所示，变换相关信号在波形变换电路203中由相关信号变换为相对接收信号1/3频率的信号。从相关电路206输出的接收相关信号，如图22的波形D所示，通过用积分器705对该信号进行积分，如图22的波形E所示那样，输出在“0”和“1”上具有不同电压值的信号。相比将变换相关信号的信号周期设为接收信号的1/2的情况，通过设为1/3周期，能够唯一地以0V为基准判别“0”、“1”，从而可容易地决定基准电压。

再有，在以上的说明中，示出了在用波形变换电路203中进行波形变换时，将其频率设为接收信号的1/3的示例，但通过设为奇数分之1的频率，根据输出信号用积分器705进行“0”、“1”判定时的基准电压，就能够唯一地设为0V。

如上所述，根据本发明的第七实施例中的接收装置，通过与频率比接收信号周期更低的变换相关信号进行相关处理，能够容易地分离小波，进而容易地实现通信速度的提高。

(第八实施例)

图23表示本发明的第八实施例中的接收装置中的各部分的波形的图，图24是表示向第八实施例的接收装置发送信号的发送装置(未图示)的PPM调制电路的结构的框图。图25是表示第八实施例中的接收装置的波形的图。本实施例与第五实施例不同点在于，将PPM调制时的小波位置设为不同的4处，从而用一个小波传送更多信息。

以相对由波形变换电路赋予的小波的中心频率上的周期T，将在PPM调制电路中所添加的延迟时间τ设为τ＝T/2的情况为例进行说明。

使用图23说明本实施例中的接收装置的各部分的输出波形。接收信号，如图23的波形A所示，是由发送装置变换为小波(本实施例中为三个周期的正弦波)的4值PPM调制信号，相关信号例如如图23的波形B所示那样，在PPM调制信号的“00”的定时生成。相关信号被由波形变换电路(未图示)进行波形变换，例如变换为如图23的波形C所示的三个周期的正弦波。

相关电路(未图示)的输出信号，如图23的波形D所示，通过用积分器(未图示)对该信号进行积分，如图23的波形E所示，在“00”和“10”、“01”和“11”上输出极性不同的信号，在“00”和“10”与“01”和“11”上输出具有不同绝对值的电压值的信号，并且通过将适当的电压值作为基准，能够判别“00”、“01”、“10”、“11”并提取接收数据。

在图24所示的PPM调制电路中，数据变换后的数据，首先由串行-并行变换(以下称S/P变换)电路902变换为并行数据。若将输入数据例如设为“0101101100··”，则由于在本实施例中为4值PPM调制，因此按照“01|01|10|11|00|··”的方式两个两个分割，并且用首个信息和第二个信息上分别进行不同的控制。首个信息作为控制信息输入到延迟器903，而第二个信息成为延迟器904的控制信号。各个延迟器903、904，被输入时钟信号作为发送信号，当输入控制信号0时将延迟时间设为0并输出，当输入控制信号1时延迟任意的延迟时间后进行输出。再有，在本实施例中延迟器903的延迟时间为延迟器904的两倍。

再有，虽然以上说明中，对在四个小波位置上进行调制的PPM调制的结构进行了说明，但是进行例如8值、16值等更多值的调制的情况，也能够通过同样地构成来实施。

使用图25，以相对由波形变换电路赋予的小波信号的中心频率上的周期T，将由图24所示的PPM调制电路添加的延迟时间τ设为τ＝T/4的情况、即4值相位调制的情况为例，进行说明。

如图25的波形A所示，接收信号，是接收被由发送装置变换为小波信号并发送的4值PPM调制信号得到的接收信号。如图25的波形B所示，例如在接收信号的“00”的定时下发生相关信号。相关信号被由波形变换电路(未图示)进行波形变换，并输出图25的波形C所示的信号。相关电路(未图示)的输出信号，如图25的波形D所示，通过用积分器(未图示)对该信号进行积分，如图25的波形E所示那样在“00”和“10”、“01”和“11”上输出极性不同的信号，在“00”和“10”以及“01”和“11”上输出具有绝对值不同的电压值的信号，并且通过将适当的电压值作为基准，判别“00”、“01”、“10”、“11”，从而提取接收数据。

再有，此时也可根据是否为正电压来判别“00”和“01”信号，根据是否为负电压来判别“10”和“11”的信号，根据输出信号的频率是否为f×2，来判别“00”和“01”以及“10”和“11”的信号。

另外，根据本实施例的接收方式，即使在作为发送装置的位置调制T/2及T/4混合存在等、接收装置不了解该调制的情况下，接收装置也能通过以固定的周期发生相关信号，来实施接收的解调。

如上所述，根据本发明的第八实施例中的接收装置，能够容易地分离小波，能够实现通信速度的提高。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明的脉冲无线装置，适合作为能够小型且低价提供可同时进行PPM或Bi-Phase调制的、批量生产性优良的无线装置应用。本发明的发送装置、接收装置和通信系统，具有如下效果，即，在发送装置中，即使是极短小波的情况下也能够容易地生成希望波形，并且可实现小型、低消耗功率、低价格，在接收装置中能够容易地分离小波，进而能够容易地实现通信速度的提高，从而适合作为使用小波波形之类的宽带信号的发送装置、接收装置和通信系统等使用。

Claims (22)

1、一种调制电路，具备：

时钟发生部，以预先规定的既定时间间隔发生时钟信号；

发送信号发生部，以上述既定时间间隔发生发送信号；

控制信号发生部，根据上述时钟信号，输出预先决定的长度的控制信号；

延迟部，发生将上述控制信号延迟基于上述发送信号的延迟量得到的延迟信号；和

小波发生部，在上述延迟信号的发生定时下发生小波。

2、根据权利要求1所述调制电路，其特征在于，

上述延迟部中的延迟量，是由上述小波发生部发生的小波的中心频率上的周期的一半。

3、根据权利要求1所述的调制电路，其特征在于，

上述延迟部包括：

延迟元件，对控制信号进行延迟；和

第一开关电路，按照上述发送信号对由上述延迟元件得到的延迟信号与上述控制信号进行切换。

4、一种发送装置，包括权利要求1～3中任一项所述的调制电路，当需要进行远距离通信时，将长小波宽度拉长，当需要减小消耗功率时，将小波宽度缩短。

5、一种发送装置，包括权利要求1～3中任一项所述的调制电路，当建立通信初期的同步时，将小波宽度拉长，当同步建立后进行数据传送时，将小波宽度缩短。

6、一种发送装置，其中：

权利要求5所述的调制电路，是添加时间比小波宽度短的的小波位置变更的脉冲位置调制电路，

包括：上述脉冲位置调制电路；和发送输出部，发送来自上述脉冲位置调制电路的信号。

7、根据权利要求6所述发送装置，其特征在于，

将变换无线通信数据为小波的波形变换电路，相对于上述脉冲位置调制电路前置或后置。

8、根据权利要求7所述的发送装置，其特征在于，

上述波形变换电路，是下述结构中的任意一种结构：

包括对所输入的信号进行微分的微分电路、以及对所输入的信号进行倍增的倍增电路的结构；

包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于切换来自至少一个以上的上述小波生成电路的信号的第二开关电路，当被输入了来自上述脉冲位置调制电路的信号时，从上述第二开关电路输出信号的结构；

包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于混合来自至少一个以上的上述小波生成电路的信号的混合电路，当输入了来自上述脉冲位置调制电路的信号时，从上述混合电路输出信号的结构；或

包括用于生成小波、并且振荡的开始和结束可直接被控制的小波生成电路，当输入了来自上述脉冲位置调制电路的信号时，从上述小波生成电路输出信号的结构。

9、根据权利要求7所述的发送装置，其特征在于，

上述波形变换电路，包括用于进行波形的整形的波形整形电路，

上述波形变换电路的输出，是通过上述波形整形电路的波形。

10、根据权利要求7所述的发送装置，其特征在于，

上述脉冲位置调制电路中所添加的位置变更时间，设为上述波形变换电路的小波的中心频率的周期的1/2周期的奇数倍。

11、一种接收装置，包括：

相关信号发生电路，发生与接收信号进行了相关的相关信号；

波形变换电路，将由上述相关信号发生电路所发生的相关信号变换为小波后输出变换相关信号；和

相关电路，将上述接收信号和上述变换相关信号相乘，输出接收相关信号。

12、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

上述波形变换电路，是下述结构之中的任意一种结构：

包括对波形进行微分的微分电路、以及对波形进行倍增的倍增电路的结构；

包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于切换来自至少一个以上的上述小波生成电路的信号的第三开关电路，当输入了来自上述相关信号发生电路的信号时，从上述第三开关电路输出信号的结构；

包括至少一个以上用于生成小波的小波生成电路、以及用于混合来自至少一个以上的上述小波生成电路的信号的混合电路，当输入了来自上述相关信号发生电路的信号时，从上述混合电路输出信号的结构；或

包括用于生成小波、并且振荡的开始和结束可直接被控制的小波生成电路，当输入了来自上述相关信号发生电路的信号时，从上述小波生成电路输出信号的结构。

13、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

上述波形变换电路所输出的信号，是作为上述接收信号的发送源的发送装置中、变换为小波的电路所输出的小波的中心频率的1/n，其中n为整数。

14、根据权利要求13所述的接收装置，其特征在于，

上述n为奇数。

15、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

上述波形变换电路，包括用于进行波形的整形的波形整形电路，上述波形变换电路的输出，是通过上述波形整形电路的波形。

16、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

上述变换相关信号，是固定的脉冲重复周期的信号。

17、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

包括：分配电路，其将上述接收信号分配成至少两个信号；和小波位置检测电路，其根据由上述分配电路所分配的信号的振幅，检测出小波位置，

根据由上述小波位置检测电路所检测出的小波位置，上述相关信号发生电路，决定上述相关信号的发生定时。

18、根据权利要求11所述的接收装置，其特征在于，

包括对上述相关信号进行任意的时间积分的积分器，根据由上述积分器积分后的相关信号的功率值进行接收数据的判定。

19、根据权利要求18所述的接收装置，其特征在于，

输入到上述积分器的相关信号，是通过提取任意频带的滤波电路的信号。

20、一种通信系统，包括权利要求4所述的发送装置和权利要求11～19中任一项所述的接收装置。

21、一种通信系统，包括权利要求5所述的发送装置和权利要求11～19中任一项所述的接收装置。

22、一种通信系统，包括权利要求6～10中任一项所述的发送装置和权利要求11～19中任一项所述的接收装置。

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