JP2005006291A - パルス変調型無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力した送信情報信号を用いて同期信号とデータ信号とを生成し、少なくとも1つの周波数チャネルからなる第1周波数チャネルに同期信号を設定して出力するとともに少なくとも1つの周波数チャネルからなる第2周波数チャネルにデータ信号を設定して出力するチャネル設定手段104を有し、第1周波数チャネルと第2周波数チャネルとは互いに異なる周波数チャネルを用いるように構成する。これにより、信号の同期情報をデータとは別の周波数チャネルで提供することとなり、同期に十分な時間を取ることができ、データ受信時に速やかに信号を復調することが可能となる。
【選択図】図1
Description
変更することによって、他システムとの与干渉、被干渉を軽減するとともに、秘匿性を高め、更には特定周波数を利用することによるシャドーイング、マルチパス等の電波伝搬上の障害を回避することが可能となる。
距離を測定し、その遠近によって同期信号を切替えることで適宜通信効率のよい通信状態を選択可能な機器を実現できる。
本発明の第27の発明は、第1の発明において、同期信号およびデータ信号の出力電力を、通信状態に応じて任意に変更するものであり、通信装置の総送信電力を一定、または必要最小限の送信電力にて通信することで、他の機器への干渉の小さい機器を実現できる。
成された同期チャネル受信信号を復調する第1パルス復調器とを有し、データチャネル信号受信手段は、受信信号を帯域制限してデータ周波数チャネルのみの信号を抽出する第2帯域通過フィルタと、第2局部発振信号を出力する第2周波数可変発振器と、前記抽出されたデータ周波数チャネルの信号を前記第2局部発振信号を用いて周波数変換する第2混合器と、前記第2混合器で生成されたデータチャネル受信信号を復調する第2パルス復調器とを有するものであり、受信装置が送信装置からの信号を復調する際に必要な信号の同期情報を、データとは別の周波数チャネルで提供することにより、受信装置はこの同期情報を適宜受信し、同期情報を維持しておくことによって、データ受信時に速やかに信号を復調することが可能となる。
図1は本発明の実施例1におけるパルス変調型無線通信装置の概略ブロック図である。送信の際には、コントロール&インターフェース101で受け取った送信すべきデータは、送信情報信号としてチャネル設定手段104に入力される。チャネル設定手段104では、コントロール&インターフェース101内の同期チャネル制御手段102からの同期周波数チャネル制御信号とコントロール&インターフェース101内のデータチャネル制御手段103からのデータ周波数チャネル制御信号とに基づいて、入力された送信情報信号を用いて同期信号とデータ信号を生成し、あらかじめ通信周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルのうち、少なくとも1つの周波数チャネルに同期信号を設定して出力し、それとは異なる少なくとも1つの周波数チャネルにデータ信号を設定して出力
し、それぞれ送信アンテナ105、送信アンテナ106から放射される。
ルスを用いるため、周波数軸で考えると広い帯域にスペクトラムが広がることとなる。しかしながら、複数のUWB機器が通信エリアに存在するため、多重通信が必要なこと、又、他のシステムと共通の周波数帯域を共有することによる干渉を逃れるために、使用可能な周波数帯域を複数のチャネルに分割する無線システムとなることが考えられる。なお、他システムと干渉が懸念される周波数帯域は不使用とすることもある。
に示すように、2つ以上の周波数チャネルを同時に選択することで、より確実に同期周波数チャネルを受信できるように構成することも可能である。
装置2でやりとりする「通信情報」は絶えず同期が確立した状態であるため、信号開始の知らせる「短いプリアンブル」つきの「通信情報」を送ることが可能となり、再送によるスループット低下もないため、非常に高速な通信を実現できる。
が、位相変調した信号を用いても同様に実施可能である。この場合、中心周波数は変化しないが、パルス中で正弦波の位相が変化するため、テンプレート信号を用いずには復調ができない。
図26は本発明の実施例2によるパルス変調型無線通信装置の通信帯域の周波数チャネル配置の一例を示す。実施例1と異なるのは、同期周波数チャネルおよびデータ周波数チャネルとして複数の周波数チャネルを束ねて使用する点である。
とで復調時のトータル電力を大きくすることが可能となる。そこで、送信帯域を変化させることで、受信装置側に到達する電力を変化させることが可能となる。図26では同期周波数チャネルはデータ周波数チャネルの2倍の電力を受信することが可能で、より確実に同期信号を受信することが可能となっている。逆に、データ周波数チャネルは1つの周波数チャネルのみの送信とすることで、他の機器への影響を最低限に抑えることが可能となる。
図28および図29は、本発明の実施例3によるパルス変調型無線通信装置をデータ伝送用の通信端末として用いた無線通信システムの運用例を示す概念図である。本実施例では無線装置を3台配置した例を示す。図28では、第1無線装置21が基地局として運用されており、第2無線装置22および第3無線装置23に同期周波数チャネルとデータ周波数チャネルの信号を送信する。第2無線装置22および第3無線装置23は、第1無線装置21から送信された信号を受信し、同期周波数チャネルとデータ周波数チャネルのみを抽出する。この際、第1無線装置21から第2無線装置22および第3無線装置23に送信される信号は異なる周波数チャネルを用いているため、同時に送信しても、異なる時間に送信してもよい。
とによって、第1の無線装置21は
通信距離={(送信から受信までに経過した時間)−(時間T)}/電波伝搬速度/2
の簡単な計算を行うことで装置間の距離を算出することが可能となり、同様の構成により、機器が小型、安価、他の機器への干渉の小さい装置間距離計測が可能なパルス変調型無線通信装置を用いた無線測距システムを実現できる。
図30は本発明の実施例4によるパルス変調型無線通信装置を用いた無線通信システムとして、反射型無線タグシステムを構成・運用した概念図である。反射型無線タグシステムとは、基地局(リーダ局ともいう)から送信された信号を無線タグにて吸収したり、反射したりすることによって発射電波を変調し、基地局にてこの信号を復調してデータを読み出すことにより、無線タグに搭載されている情報を伝送するシステムである。基地局41として実施例1または実施例2の無線通信装置を用いることで、基地局41から無線タグ42、43に同期周波数チャネルの信号のみを送信し、特定の周波数チャネルにのみ動作する無線タグ42、43より反射された変調信号を復調して無線タグ42、43の情報を読み取ることができる。
また、電力伝送用信号の周波数帯域として、2.4GHzISM帯等の狭帯域通信用の周波数帯域を用いてもよい。
24 アンテナ
25 切替器
26 反射器
27 吸収器
28 制御部
31 基地局装置
32 送信アンテナ
33 受信アンテナ
34 同期タイミング比較手段
35 評価回路
36 相関器
37 補正回路
41 基地局
42、43 無線タグ
101 コントロール&インターフェース
102 同期チャネル制御手段
103 データチャネル制御手段
104 チャネル設定手段
105、106 送信アンテナ
107 受信復調部
108、109 受信アンテナ
201 エンコーダ
202 同期チャネル信号生成手段
203 データチャネル信号生成手段
204 タイミング発生器
301、401 パルス変調器
302、402、703、803 周波数可変発振器
303、403、704、804 混合器
304、404、701、801 帯域通過フィルタ
305、405 送信増幅器
501 同期タイミング生成手段
502 データチャネル信号受信手段
503 デコーダ
601 同期チャネル抽出手段
602 タイミング生成手段
702、802 受信増幅器
705、805 パルス復調器
901 合成器
902 送信アンテナ
1901乃至190n 相関器
1911乃至191n 検波器
1920 相関判定器
2301、2401 送信装置
2302、2402 送信テンプレート発生部
2303、2308 送受共通テンプレート
2304、2305、2307、2309、2403、2407 乗算器
2306 受信装置
5101 コントロール&インタフェース
5102 送信機能部
5103 エンコーダ
5104 パルス変調器
5105 送信フロントエンド
5106 送信アンテナ
5109 発信アンテナ
5110 受信フロントエンド
5111 波形相関器
5112 タイミング調整器
5113 デコーダ
Claims (47)
- 送信情報信号を入力し、前記送信情報信号を用いて同期信号とデータ信号とを生成し、通信周波数帯域を少なくとも2つに分割して構成した周波数チャネルの少なくとも1つの周波数チャネルからなる第1周波数チャネルに前記同期信号を設定して出力するとともに、少なくとも1つの周波数チャネルからなる第2周波数チャネルに前記データ信号を設定して出力するチャネル設定手段を有し、前記第1周波数チャネルと前記第2周波数チャネルは互いに異なる周波数チャネルを用いることを特徴とするパルス変調型無線通信装置。
- チャネル設定手段は、前記送信情報信号を用いて同期チャネル信号とデータチャネル信号とを生成するエンコーダと、前記同期チャネル信号を周波数変換したのち帯域制限して第1周波数チャネルに設定し同期信号を出力する同期チャネル信号生成手段と、前記データチャネル信号を周波数変換したのち帯域制限して第2周波数チャネルに設定しデータ信号を出力するデータチャネル信号生成手段とを有することを特徴とする請求項1記載のパルス変調型無線通信装置。
- エンコーダは同期信号を常時出力することを特徴とする請求項2記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期チャネル信号生成手段は、第1パルス列信号を生成する第1パルス変調器と、第1局部発振信号を出力する第1周波数可変発振器と、前記第1局部発振信号を用いて第1パルス列信号を周波数変換する第1混合器と、前記周波数変換した信号を帯域制限して第1周波数チャネルに設定し同期信号として出力する第1帯域通過フィルタとを有し、前記データチャネル信号生成手段は、第2パルス列信号を生成する第2パルス変調器と、第2局部発振信号を出力する第2周波数可変発振器と、前記第2局部発振信号を用いて第2パルス列信号を周波数変換する第2混合器と、前記周波数変換した信号を帯域制限して第2周波数チャネルに設定しデータ信号として出力する第2帯域通過フィルタとを有することを特徴とする請求項2記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第1パルス列信号と第2パルス列信号とを同期させるタイミング発生器を有することを特徴とする請求項4記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第1帯域通過フィルタは通過帯域が可変であることを特徴とする請求項4記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号を設定する周波数チャネルは第1周波数チャネルにおける複数の周波数チャネルに設定され、チャネル設定手段は前記同期信号が設定される同期周波数チャネルを変更可能とすることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期周波数チャネルは一定時間ごとに設定されることを特徴とする請求項7記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期周波数チャネルを制御する同期周波数チャネル制御信号を出力する同期チャネル制御手段を有し、前記同期周波数チャネルは前記同期周波数チャネル制御信号に応じて設定されることを特徴とする請求項8記載のパルス変調型無線通信装置。
- チャネル設定手段は一定時間内において、同期周波数チャネルを複数の周波数チャネルに設定し且つデータ信号が設定されるデータ周波数チャネルを周波数チャネル1つ以下に設定することを特徴とする請求項1に記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期チャネル制御手段は、所定時間内において、同期信号が周波数チャネルを使用する回数が、データ信号が周波数チャネルを使用する回数よりも多くなるように同期周波数チャネル制御信号を出力することを特徴とする請求項9記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第2帯域通過フィルタは通過帯域が可変であることを特徴とする請求項4記載のパルス変調型無線通信装置。
- データ信号を設定する周波数チャネルは第2周波数チャネルにおける複数の周波数チャネルに設定され、チャネル設定手段は前記データ信号が設定されるデータ周波数チャネルを変更可能とすることを特徴とする請求項1から5および12のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置。
- データ周波数チャネルは一定時間ごとに設定されることを特徴とする請求項13記載のパルス変調型無線通信装置。
- データ周波数チャネルを制御するデータ周波数チャネル制御信号を出力するデータチャネル制御手段を有し、前記データ周波数チャネルは前記データ周波数チャネル制御信号に応じて設定されることを特徴とする請求項14記載のパルス変調型無線通信装置。
- チャネル設定手段は一定時間内において、データ周波数チャネルを周波数チャネル1つ以下に設定し且つ同期信号が設定される同期周波数チャネルを複数設定することを特徴とする請求項15記載のパルス変調型無線通信装置。
- データチャネル制御手段は所定時間内において、データ信号が周波数チャネルを使用する回数が、同期信号が周波数チャネルを使用する回数よりも少なくなるようにデータ周波数チャネル制御信号を出力することを特徴とする請求項15記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号が設定される同期周波数チャネルは、全ての周波数チャネルの中で周波数の最も低い周波数チャネルを含むように設定されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号として、データ信号をパルス変調する際のパルス列信号を用いることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号として、正弦波を用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号として、データ信号をパルス変調する際のパルス列信号と正弦波を切替えて用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のパルス変調型無線通信装置。
- パルス列信号と正弦波を切替えて同期信号として用いる際に、切替え基準として通信距離を用いることを特徴とする請求項21記載のパルス変調型無線通信装置。
- 通信距離が近い場合にパルス列信号を同期信号として用い、通信距離が遠い場合に正弦波を用いることを特徴とする請求項22記載のパルス変調型無線通信装置。
- パルス列信号と正弦波を切替えて同期信号として用いる際に、切替え基準として受信データの誤り率を用いることを特徴とする請求項21記載のパルス変調型無線通信装置。
- 誤り率が低い場合にパルス列信号を同期信号として用い、誤り率が高い場合に正弦波を用いることを特徴とする請求項24記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号として、パルス変調型無線通信装置が搭載された機器内CPUのシステムクロックを用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号およびデータ信号の出力電力を、通信状態に応じて任意に変更することを特徴とする請求項1記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号およびデータ信号の出力電力の変更を、通信距離に応じて行うことを特徴とする請求項27記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期信号およびデータ信号の出力電力の変更を、受信データの誤り率に応じて行うことを特徴とする請求項27記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期周波数チャネル制御信号を発生する同期チャネル制御手段と、データ周波数チャネル制御信号を発生するデータチャネル制御手段と、前記同期周波数チャネル制御信号および前記データ周波数チャネル制御信号に基づいて、入力された送信情報信号から同期信号とデータ信号を生成するチャネル設定手段と、前記同期信号をあらかじめ通信周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルのうちの1つの周波数チャネルに設定して送信する第1送信アンテナと、前記データ信号を前記複数の周波数チャネルの他の周波数チャネルに設定して送信する第2送信アンテナと、同期チャネル信号を受信する第1受信アンテナと、データチャネル信号を受信する第2受信アンテナと、前記第1受信アンテナで受信した同期チャネル信号および第2受信アンテナで受信したデータチャネル信号を入力し、前記同期周波数チャネル制御信号およびデータ周波数チャネル制御信号に基づいて復調する受信復調部とを有することを特徴とするパルス変調型無線通信装置。
- 受信復調部は、受信信号を入力して同期タイミング信号を生成する同期タイミング生成手段と、前記同期タイミング信号を用いて受信信号を復調し受信復調信号を生成するデータチャネル信号受信手段と、前記受信復調信号を用いて受信データ信号を生成するデコーダとを有することを特徴とする請求項30記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期タイミング生成手段は、受信信号を入力して同期周波数チャネル内の同期チャネル抽出信号のみを抽出する同期チャネル抽出手段と、前記同期チャネル抽出信号を用いて同期タイミング信号を生成するタイミング生成手段とを有することを特徴とする請求項31記載のパルス変調型無線通信装置。
- データチャネル信号受信手段は、受信信号を入力してデータ周波数チャネル内のデータ信号のみを抽出し、同期タイミング生成手段によって生成された同期タイミング信号を用いて前記データ信号をパルス復調して受信復調信号を出力することを特徴とする請求項31記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期タイミング生成手段は、同期タイミング信号を常時出力することを特徴とする請求項31記載のパルス変調型無線通信装置。
- 同期チャネル抽出手段は、受信信号を帯域制限して同期周波数チャネルのみの信号を抽出する第1帯域通過フィルタと、第1局部発振信号を出力する第1周波数可変発振器と、前記抽出された同期周波数チャネルの信号を前記第1局部発振信号を用いて周波数変換する
第1混合器と、前記第1混合器で生成された同期チャネル受信信号を復調する第1パルス復調器とを有し、データチャネル信号受信手段は、受信信号を帯域制限してデータ周波数チャネルのみの信号を抽出する第2帯域通過フィルタと、第2局部発振信号を出力する第2周波数可変発振器と、前記抽出されたデータ周波数チャネルの信号を前記第2局部発振信号を用いて周波数変換する第2混合器と、前記第2混合器で生成されたデータチャネル受信信号を復調する第2パルス復調器とを有することを特徴とする請求項31記載のパルス変調型無線通信装置。 - 第1帯域通過フィルタは通過帯域が可変であることを特徴とする請求項35記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第2帯域通過フィルタは通過帯域が可変であることを特徴とする請求項35記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第1帯域通過フィルタは通過帯域を固定とし、同期タイミング生成手段は特定の周波数チャネルの同期タイミング周波数チャネルのみを受信して同期タイミング信号を生成することを特徴とする請求項35記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第1および第2パルス変調器の変調方式としてパルスポジションモジュレーションを用いることを特徴とする請求項4記載のパルス変調型無線通信装置。
- 第1および第2パルス変調器の変調方式としてバイフェーズモジュレーションを用いることを特徴とする請求項4記載のパルス変調型無線通信装置。
- 複数のパルス変調型無線通信装置を利用した無線通信システムにおいて、第1のパルス変調型無線通信装置が第2のパルス変調型無線通信装置の同期周波数チャネルの信号を用いて同期タイミング信号を生成することを特徴とする無線通信システム。
- 複数のパルス変調型無線通信装置を利用した無線通信システムにおいて、第1のパルス変調型無線通信装置は、第2のパルス変調型無線通信装置から送信される同期周波数チャネルの信号を受信して生成した同期信号を基に同期タイミングを調整する同期タイミング比較手段を有することを特徴とする無線通信システム。
- 同期タイミング比較手段は、第2のパルス変調型無線通信装置から送信されて受信した同期タイミング信号のパルス復調前のパルス信号幅を評価する評価回路と、第1のパルス変調型無線通信装置自身の同期タイミング信号との同期を比較する相関器と、前記評価回路で評価したパルス内タイミングオフセット時間と前記相関器で評価したタイミングオフセット時間とを用いて前記第1のパルス変調型無線通信装置自身の同期タイミング信号を補正し前記受信した同期タイミング信号と同期させる補正手段とを有することを特徴とする請求項42記載の無線通信システム。
- 第2のパルス変調型無線通信装置は、同期周波数チャネルの信号の送信を第1のパルス変調型無線通信装置から送信された同期周波数チャネルの信号を反射させることによって行うことを特徴とする請求項42記載の無線通信システム。
- 請求項1から請求項40のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置を用いることを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1から請求項40のいずれかに記載のパルス変調型無線通信装置を用いることを特徴とする無線測距・測位システム。
- 第2のパルス変調型無線通信装置は、第2のパルス変調型無線通信装置が有するデータの送信を、第1のパルス変調型無線通信装置から送信された同期周波数チャネルの信号を反射させることによって行うことを特徴とする請求項42記載の無線通信システム。
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