JP2005123753A - Radio communication system and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、広帯域電波により無線通信を行うUWB通信に適した、無線通信システム及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication system and a wireless communication method suitable for UWB communication in which wireless communication is performed using broadband radio waves.
従来に比べて広い帯城を使ったUWB(Ultra Wide Band)通信技術が注目を集めている。 The UWB (Ultra Wide Band) communication technology that uses a wider castle than in the past has attracted attention.
図9は、UWB通信の一形態である周波数ホッピング方式による無線通信の信号形態の一例を示す。この例は、時間軸上で変調周波数をホッピングしながら、送信対象の信号を変調して、数nsecのパルス状の無線を用いて通信を行う例であり、時間tの変化に応じて、パルスを構成する変調信号(搬送波)の周波数が順次変化する。図10はそのスぺクトラムの例を示す。この例では、3.1GHzから10.6GHzを500MHzごとの副帯域に分割している。 FIG. 9 shows an example of a signal form of wireless communication by a frequency hopping method which is one form of UWB communication. In this example, the signal to be transmitted is modulated while hopping the modulation frequency on the time axis, and communication is performed using pulsed radio of several nsec. The frequency of the modulation signal (carrier wave) constituting the signal changes sequentially. FIG. 10 shows an example of the spectrum. In this example, 3.1 GHz to 10.6 GHz is divided into subbands every 500 MHz.
図11は、この方式に対応する送受信回路の例を示す。制御回路111は、時間進行に応じて送/受信するべき信号の周波数を順次切り替えて局部発振器(LO:Local Oscillator)112に指示する。局部発振器LO112は、指示された周波数(図9のf)の信号(搬送波信号)をミキサMX11とMX13とπ/2移相器113とに供給する。π/2移相器113は、LO112からの搬送波(キャリア)信号をπ/2ラジアンだけ移相してミキサMX12とMX14とに出力する。
FIG. 11 shows an example of a transmission / reception circuit corresponding to this method. The
送信時には、送信データが変調器114に供給される。変調器114は、送信データの同相成分I(t)と直交成分Q(t)とを生成し、同相成分I(t)をミクサMX11に、直交成分Q(t)をミクサMX12に出力する。
At the time of transmission, transmission data is supplied to the
ミクサMX11は、同相成分I(t)とLO112からの搬送波信号を混合して出力し、ミクサMX12は、直交成分Q(t)とπ/2移相器113からの移相された搬送波信号とを混合して出力する。
The mixer MX11 mixes and outputs the in-phase component I (t) and the carrier signal from the LO 112, and the mixer MX12 outputs the quadrature component Q (t) and the phase-shifted carrier signal from the π / 2
加算器115は、ミクサMX11とMX12とからの信号を加算することで、制御回路111が指定する周波数のパルス状変調信号を発生し、このパルス状変調信号をパルス増幅器(PA)116に供給する。パルス増幅器116は、このパルス状変調信号を増幅して出力する。選択回路(送受切り替え回路)117には、制御回路111より、送受切り替え信号が供給されており、送信時には、パルス増幅器116の出力信号をノイズフィルタ118を介してアンテナ119に導く。これにより、パルス増幅器116からの送信信号がアンテナ119を介して空中へと放出される。
The adder 115 adds the signals from the mixers MX11 and MX12 to generate a pulsed modulation signal having a frequency specified by the
一方、受信時には、送受切り替え信号により、選択回路117がアンテナ119を低雑音増幅回路(LNA:Low Noise Amplifier)120に接続する。これにより、アンテナ119で無線信号を受信することにより発生した微弱な信号が、ノイズフィルタ118を介して低雑音増幅回路120に供給され、増幅されてミクサMX13とMX14に出力される。
On the other hand, at the time of reception, the
ミクサMX13は、低雑音増幅回路120の出力信号とLO112からの搬送波信号とを混合して、復調信号の同相成分I(t)を再生し、復調器121に供給する。ミクサMX14は、低雑音増幅回路120の出力信号とπ/2移相器113からの移相された搬送波信号とを混合して、復調信号の直交成分Q(t)を再生し、復調器121に供給する。
The mixer MX13 mixes the output signal of the low
復調器121は、位相判定などの復調動作を行うことで、ミクサMX13からの同相成分I(t)とミクサMX14からの直交成分Q(t)とから、受信信号を再生して、出力する。 The demodulator 121 reproduces and outputs a received signal from the in-phase component I (t) from the mixer MX13 and the quadrature component Q (t) from the mixer MX14 by performing a demodulation operation such as phase determination.
UWB無線通信では、広い周波数帯域を使用するが、問題になるのは広帯域に対応するためのアンテナである。即ち、周波数帯城の広さから他の無線規格との帯域の重なりは避けられず、そのため厳しい出力規制が設けられ、受信側ではきわめて微弱な電波を復調することになり、高い受信感度が求められる。使用帯域幅の中心周波数に対する比がほぼ1という条件下では、単一のアンテナで感度を上げることは難しい。
同様に、広い周波数帯域の信号を単一のアンテナで送信することは、受信ほどではないにしても、容易なことではない。
In UWB wireless communication, a wide frequency band is used, but what matters is an antenna for supporting a wide band. In other words, due to the width of the frequency band, overlapping with other wireless standards is inevitable, so strict output regulation is provided, and very weak radio waves are demodulated on the receiving side, and high reception sensitivity is required. It is done. Under the condition that the ratio of the used bandwidth to the center frequency is approximately 1, it is difficult to increase the sensitivity with a single antenna.
Similarly, transmitting a wide frequency band signal with a single antenna is not easy, if not as much as reception.
このような問題を解決するため、特許文献1には、広帯域の通信帯域を複数の狭帯域に分割し、各狭帯域用の複数のアンテナを配置する無線通信システムが開示されている。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a wireless communication system in which a wide communication band is divided into a plurality of narrow bands and a plurality of antennas for each narrow band are arranged.
しかしながら、この無線通信システムは、複数のアンテナで電波を受信し、受信電波の状態から受信に使用するアンテナを選択しているに過ぎない。換言すれば、外的要因により受信状態が変動する複数のアンテナについて、最適受信状態のアンテナを選択して受信に使用するようにしたにすぎず、搬送周波数を順次切り替えながら送信や受信を行う周波数ホッピング方式の無線通信には適用できない。
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数ホッピング方式のUWB通信等の無線通信を適切に行うことにある。
また、この発明の他の目的は、周波数ホッピング方式のUWB通信システム等において、微弱電波を効率よく受信し及び/又は送信電波を効率よく送信可能なアンテナを備える無線通信システムを提供すること、及び、無線通信方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to appropriately perform wireless communication such as frequency hopping UWB communication.
Another object of the present invention is to provide a wireless communication system including an antenna capable of efficiently receiving weak radio waves and / or efficiently transmitting transmission radio waves in a frequency hopping UWB communication system and the like, and Another object is to provide a wireless communication method.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る無線通信システムは、
周波数ホッピング方式の無線通信システムであって、
通信帯域が互いに異なる複数のアンテナと、
搬送周波数の切り替えを順次指示する制御手段と、
アンテナからの信号を復調する復調手段と、
前記制御手段からの指示に基づいて、前記複数のアンテナのいずれかを選択して前記復調手段に接続するアンテナ選択手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a wireless communication system according to a first aspect of the present invention includes:
A frequency hopping wireless communication system,
A plurality of antennas having different communication bands;
Control means for sequentially instructing switching of the carrier frequency;
Demodulation means for demodulating the signal from the antenna;
Based on an instruction from the control means, an antenna selection means for selecting any of the plurality of antennas and connecting to the demodulation means;
It is characterized by providing.
例えば、前記複数のアンテナは、第1通信帯域を有する第1のアンテナと、前記第1の通信帯域に含まれ、かつ、互いに異なる第2の通信帯域を有する複数の第2のアンテナとを含み、
前記復調手段は、前記第1のアンテナからの信号を復調する第1の復調手段と、
第2の復調手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、前記複数の第2のアンテナのうちの何れかを選択して、その信号を前記第2の復調手段に供給し、
前記第1の復調手段からの復調信号と第2の復調手段からの復調信号の一方を選択する復調信号選択手段を、さらに備える。
For example, the plurality of antennas includes a first antenna having a first communication band and a plurality of second antennas included in the first communication band and having second communication bands different from each other. ,
The demodulation means includes first demodulation means for demodulating a signal from the first antenna;
Second demodulation means,
The antenna selection means selects any one of the plurality of second antennas, and supplies the signal to the second demodulation means,
Demodulated signal selecting means for selecting one of the demodulated signal from the first demodulating means and the demodulated signal from the second demodulating means is further provided.
ここで、例えば、前記復調信号選択手段は、前記第1のアンテナの受信状態と、前記アンテナ選択手段により選択されたアンテナの受信状態とを比較し、比較結果に基づいて、前記第1と第2の復調手段からの信号の一方を選択する。 Here, for example, the demodulated signal selection means compares the reception state of the first antenna with the reception state of the antenna selected by the antenna selection means, and based on the comparison result, the first and first One of the signals from the two demodulation means is selected.
例えば、前記複数のアンテナは、中心周波数が互いに異なり且つ互いに重なる通信帯域を有する複数のアンテナから構成され、前記復調手段は、第1と第2の復調手段を備え、前記アンテナ選択手段は、前記制御手段から指示される周波数の搬送波を通信帯域に含む2つのアンテナを選択し、選択した2つのアンテナのうちの1つからの信号を第1の復調手段に、他の1つからの信号を第2の復調手段に、それぞれ供給する。 For example, the plurality of antennas are composed of a plurality of antennas having different communication frequencies and having mutually overlapping communication bands, the demodulation means includes first and second demodulation means, and the antenna selection means includes the antenna selection means Two antennas including a carrier wave having a frequency instructed by the control means are selected, a signal from one of the two selected antennas is sent to the first demodulation means, and a signal from the other one is sent Each is supplied to the second demodulation means.
前記第1のアンテナの受信状態と、前記第2のアンテナの受信状態とを比較し、判別結果に基づいて前記第1と第2の復調手段の一方の出力を選択する復調信号選択手段を配置してもよい。 Demodulated signal selection means for comparing the reception state of the first antenna and the reception state of the second antenna and selecting one output of the first and second demodulation means based on the determination result is disposed May be.
前記複数のアンテナは、例えば、互いに中心周波数と通信帯域幅とが異なる複数のアンテナを含み、各アンテナは、中心周波数が高くなるに従って通信帯域が広くなるよう構成される。
また、例えば、前記複数のアンテナの少なくとも1つは、複数の搬送周波数を通信帯域に含むように構成される。
The plurality of antennas include, for example, a plurality of antennas having different center frequencies and communication bandwidths, and each antenna is configured such that the communication band becomes wider as the center frequency becomes higher.
For example, at least one of the plurality of antennas is configured to include a plurality of carrier frequencies in a communication band.
前記制御手段により指定される搬送波周波数の送信信号を生成して、前記共通アンテナに送出する送信信号生成手段と、複数の搬送周波数に共通のアンテナと、をさらに配置してもよい。 Transmission signal generation means for generating a transmission signal having a carrier frequency designated by the control means and transmitting the transmission signal to the common antenna, and antennas common to a plurality of carrier frequencies may be further arranged.
前記制御手段により指定される搬送波周波数の送信信号を生成する送信信号生成手段と、前記制御手段が指定する搬送波周波数の信号を受信したときに所定の良好な受信状態にあったアンテナを特定する情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている情報で特定されるアンテナに前記送信信号生成手段で生成された送信信号を供給する手段と、をさらに配置してもよい。 Transmission signal generating means for generating a transmission signal of a carrier frequency specified by the control means, and information for identifying an antenna that has been in a predetermined good reception state when receiving a signal of a carrier frequency specified by the control means And a means for supplying the transmission signal generated by the transmission signal generation means to the antenna specified by the information stored in the storage means.
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る無線通信方法は、
搬送波の周波数を切り替えながら通信を行う通信方法であって、
通信帯域が互いに異なる複数のアンテナを用意し、
搬送周波数の切り替えに応答して、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つを選択して、該アンテナを用いて前記搬送周波数による通信を行う、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a wireless communication method according to a second aspect of the present invention includes:
A communication method for performing communication while switching the frequency of a carrier wave,
Prepare multiple antennas with different communication bands,
In response to switching of the carrier frequency, at least one of the plurality of antennas is selected, and communication using the carrier frequency is performed using the antenna.
It is characterized by that.
本発明によれば、適切なUWB通信を行うことができる。 According to the present invention, appropriate UWB communication can be performed.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るUWB通信システム1の構成を示す。図示するように、このUWB通信システム1は、少なくとも2台の通信装置11から構成される。通信装置11は、相互に周波数ホッピング方式によるUWB無線通信を行う。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a UWB communication system 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the UWB communication system 1 includes at least two communication devices 11. The communication device 11 performs UWB wireless communication using a frequency hopping method.
各通信装置11は、図2に示すように、制御回路21と、局部発振器(LO)22と、π/2移相器23と、変調器24と、加算器25と、パルス増幅器(PA)26と、第1選択回路27と、広帯域ノイズフィルタ28と、広帯域アンテンテナ29と、第2選択回路30と、第1〜第8の狭帯域ノイズフィルタ31a〜31hと、第1〜第8の狭帯域アンテンテナ32a〜32hと、第1低雑音増幅回路(LNA:Low Noise Amplifier)33と、第2低雑音増幅回路34と、第1復調器35と、第2復調器36と、強度判定機37と、第3選択回路38と、ミキサMX1〜MX6と、から構成される。
As shown in FIG. 2, each communication device 11 includes a
制御回路21は、搬送周波数のホッピングパターン(周波数変動パターン)を内部メモリ等に記憶しており、このホッピングパターンに従って、局部発振器(LO:Local Oscillator)22に発信周波数を指示する。また、制御回路21は、第1選択回路27に、送受切り替え信号を出力し、さらに、受信時に、第2選択回路30に、アンテナ選択信号を出力する。
The
局部発振器(LO)22は、制御回路21により指示された周波数の搬送波信号をミキサMX1〜MX3とπ/2移相器23とに出力する。π/2移相器23は、LO22からの搬送波信号をπ/2ラジアンだけ移相してミキサMX4〜MX6に出力する。
The local oscillator (LO) 22 outputs a carrier wave signal having a frequency designated by the
変調器24は、例えば、直並列変換器から構成され、送信データをベースバンド信号に変換し、さらに、その同相成分I(t)と直交成分Q(t)とを生成し、同相成分I(t)をミクサMX1に、直交成分Q(t)をミクサMX4に出力する。
The
ミクサMX1は、同相成分I(t)とLO22からの搬送波信号とを混合して出力し、ミクサMX4は、直交成分Q(t)とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して出力する。
The mixer MX1 mixes and outputs the in-phase component I (t) and the carrier signal from the
加算器25は、ミクサMX1とMX4とからの信号を加算することで、ホッピングパターンによって指定されている搬送波周波数のパルス状変調信号を発生し、このパルス状変調信号をパルス増幅器(PA)26に供給する。
The
パルス増幅器26は、このパルス状変調信号を増幅して出力する。
The
第1選択回路27は、制御回路21よりの送受切替信号に従って、送信時には、パルス増幅器26の出力端と広帯域ノイズフィルタ28とを接続し、受信時には、広帯域ノイズフィルタ28と低雑音増幅器(LNA1)33の入力端とを接続する。
広帯域ノイズフィルタ28は、このUWB通信システム1で使用する搬送波周波数のほぼ全帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタなどから構成され、送受信信号に含まれるノイズ成分をカットする。
The
The
広帯域アンテナ29は、このUWB通信システム1で使用する搬送波周波数のほぼ全帯域を送受信帯域とするアンテナである。
The
第2選択回路30は、制御回路21よりのアンテナ選択信号に従って、狭帯域ノイズフィルタ31a〜31hのいずれかと第2低雑音増幅器(LNA2)34の入力端とを接続する。
The
狭帯域ノイズフィルタ31a〜31hは、それぞれ、狭帯域アンテナ32a〜32hの受信帯域を通過帯域とする比較的狭通過帯域のバンドパスフィルタなどから構成され、受信信号に含まれるノイズ成分をカットする。
The narrow band noise filters 31a to 31h are each composed of a band pass filter having a relatively narrow pass band whose pass band is the reception band of the
狭帯域アンテナ32a〜32hは、このUWB通信システム1で使用する搬送周波数のほぼ全帯域を8つの狭帯域に分割したときの、各狭帯域を受信帯域とするアンテナである。
The
第1低雑音増幅回路(LNA1)33は、広帯域アンテナ29で無線信号を受信することにより発生した微弱な信号を増幅して、ミクサMX2とMX5とに出力する。
The first low noise amplifier circuit (LNA1) 33 amplifies a weak signal generated by receiving a radio signal with the
ミクサMX2は、第1低雑音増幅回路33の出力信号とLO22からの搬送波信号とを混合して、復調信号の同相成分I1(t)を再生し、第1復調器35に供給する。
ミクサMX5は、第1低雑音増幅回路33の出力信号とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して、復調信号の直交成分Q1(t)を再生し、第1復調器35に供給する。
The mixer MX2 mixes the output signal of the first low
The mixer MX5 mixes the output signal of the first low
第1復調器35は、位相判定などの復調動作を行うことで、ミクサMX2からの同相成分I1(t)とミクサMX5からの直交成分Q1(t)とから、広帯域アンテナ29で受信した信号を再生して出力する。
The first demodulator 35 performs a demodulation operation such as phase determination, so that a signal received by the
第2低雑音増幅回路34は、第2選択回路30で選択された狭帯域アンテナ32(32a〜32h)で無線信号を受信することにより発生した微弱な信号を増幅して、ミクサMX3とMX6とに出力する。
The second low
ミクサMX3は、第2低雑音増幅回路34の出力信号とLO22からの搬送波信号とを混合して、復調信号の同相成分I2(t)を再生し、第2復調器36に供給する。
The mixer MX3 mixes the output signal of the second low
ミクサMX6は、第2低雑音増幅回路34の出力信号とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して、復調信号の直交成分Q2(t)を再生し、第復調器36に供給する。
The mixer MX6 mixes the output signal of the second low
第2復調器36は、位相判定などの復調動作を行うことで、ミクサMX3からの同相成分I2(t)とミクサMX6からの直交成分Q2(t)とから、選択された狭帯域アンテナ32(32a〜32h)で受信した信号を再生して、出力する。
The
強度判定機37はI1(t)、I2(t)、Q1(t)、Q2(t)の信号強度を判定し、第1及び第2復調器35、36のいずれの出力信号を選択するべきかを第3選択回路38に指示する。
The
第3選択回路38は、強度判定機35からの選択信号に従って、第1復調器35と第2復調器36とのいずれかの出力信号を選択して出力する。
The
次に、広帯域アンテナ29と狭帯域アンテナ32a〜32hとの関係について説明する。
図3に示すように、広帯域アンテナ29は、このUWB通信システム1で通信に使用する周波数帯域全体を送受信帯域とする。
一方、狭帯域アンテナ32a〜32hは、このUWB通信システム1で通信に使用する周波数帯域全体のうちで、実際に通信に使用する中心周波数f1〜f8を中心とする比較的狭い帯域を受信帯域とし、帯域が絞られている分だけ、広帯域アンテナ29よりも数dB程度高い利得を有する。
Next, the relationship between the
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, the
制御回路21は、周波数f1〜f8で信号を送受信できるように、LO22の発振周波数を制御する。図2の回路構成は、送受信共にミクサが1段のため、LO22の発振周波数は、例えば、f1〜f8となる。但し、これは、周波数変換の段数・回路構成などに応じて適宜選択・設定される。
The
次に、上記構成の通信装置11の動作を説明する。
まず、制御回路21には、例えば、内部に備えるメモリ等に図4に例示するような周波数ホッピングのパターンを有し、受・送信時にこのホッピングパターンを使用する。図4のホッピングパターンでは、例えば、受・送信時に、受・送信周波数をf1、f2..f8と上昇させて、続いて、f8、f7..f1と減少させる、という変化を繰り返すものとする。回路の安定、互いに通信する機器の時間同期ずれに対するマージンを考慮して周波数が遷移する前後の一定時間帯についてはパルスを送受しないものとする。図5はその様子を示したもので、パルス長さを6ns、前後の非送受時間を各々2nsとしている。
Next, the operation of the communication apparatus 11 having the above configuration will be described.
First, the
送信側の通信装置11は、ホッピングパターンによって指定されている搬送周波数(f1、f2..f8)で6nsだけパルス状に送信データを変調して無線送信し、4nsの間隔をおいて、搬送周波数を更新して、次のパルス状変調信号を送信するという動作を繰り返し、図5に示すパターンの無線信号を送信する。一方、受信側の通信装置11は、同一の周波数ホッピングパターンに従って、図5に示すように送信されてくる信号を受信・復調し、送信データを再生する。 The communication device 11 on the transmission side modulates the transmission data in a pulse shape by 6 ns at the carrier frequency (f1, f2,... F8) specified by the hopping pattern and wirelessly transmits the modulated data at an interval of 4 ns. And the operation of transmitting the next pulse-shaped modulation signal is repeated, and the radio signal having the pattern shown in FIG. 5 is transmitted. On the other hand, the communication device 11 on the receiving side receives and demodulates the signal transmitted as shown in FIG. 5 according to the same frequency hopping pattern, and reproduces the transmission data.
(送信動作)
制御回路21は、送受切り替え信号により、第1選択回路27を切り替えて、パルス増幅器26と広帯域ノイズフィルタ28とを接続させ、また、アンテナ選択信号により、第2選択回路30を切り替えて、第2低雑音増幅器34と狭帯域ノイズフィルタ31a〜31hとを電磁的に分離させる。
(Transmission operation)
The
制御回路21は内部タイマ等の計時に従って、ホッピングパターンで規定される搬送周波数でデータを送信するために発振すべき周波数を局部発振器22に指示する(搬送周波数を指示する)。局部発振器(LO)22は、指示に従って、所定の周波数の信号をミキサMX1〜MX3とπ/2移相器23とに供給する。π/2移相器23は、LO22からの搬送波をπ/2ラジアンだけ移相してミキサMX4〜MX6に出力する。
The
変調器24は、順次送られてくる送信データをベースバンド信号に変換し、さらに、その同相成分I(t)と直交成分Q(t)とを生成し、同相成分I(t)をミクサMX1に、直交成分Q(t)をミクサMX4に出力する。
The
ミクサMX1は、同相成分I(t)と局部発振器22からの搬送波信号とを混合して出力し、ミクサMX2は、直交成分Q(t)とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して出力する。
The mixer MX1 mixes and outputs the in-phase component I (t) and the carrier wave signal from the
加算器25は、ミクサMX1とMX4とからの信号を加算することで、制御回路21が指定する搬送周波数のパルス状変調信号を発生し、このパルス状変調信号をパルス増幅器(PA)26に供給する。パルス増幅器26は、このパルス状変調信号を増幅して出力する。第1選択回路27は、送受切り替え信号に従って、パルス増幅器26の出力信号を広帯域ノイズフィルタ28を介して広帯域アンテナ29に導く。これにより、パルス増幅器26からの送信信号が広帯域アンテナ29を介して空中へと放出される。
The
制御回路21は、ホッピングパターンに従って、局部発振器22の発振周波数を順次切り替える。これにより、図5に示されるような送信データを異なる搬送周波数でパルス状に変調して、送信する動作が繰り返される。
The
(受信動作)
制御回路21は、送受切り換え信号により、第1選択回路27を切り替えて、広帯域ノイズフィルタ28と第1低雑音増幅器33とを接続させ、また、第2選択回路30を切り替えて、その時点で受信すべき周波数(f1〜f8のいずれか)を受信帯域とするアンテナ32に接続されたノイズフィルタ31と第2低ノイズ増幅器34とを接続させる。例えば、現時点で、ホッピングパターンの搬送波周波数がf2であるとすると、制御信号21は、第2選択回路30に、f2を受信帯域の中心周波数とする狭帯域ノイズフィルタ31bと第2低雑音増幅器34とを接続させる。
(Reception operation)
In response to the transmission / reception switching signal, the
広帯域アンテナ29で中心周波数がf2の無線信号を受信することにより発生した微弱な信号が、広帯域ノイズフィルタ28を介して第1低雑音増幅回路33に供給され、増幅されてミクサMX2とMX5とに出力される。ミクサMX2は、第1低雑音増幅回路33の出力信号とLO22からの搬送波信号とを混合して、復調信号の同相成分I1(t)を再生し、第1復調器35に供給する。ミクサMX5は、第1低雑音増幅回路33の出力信号とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して、復調信号の直交成分Q1(t)を再生し、第1復調器35に供給する。
A weak signal generated by receiving a radio signal having a center frequency f2 by the
第1復調器35は、位相判定などの復調動作を行うことで、ミクサMX2からの同相成分I1(t)とミクサMX5からの直交成分Q1(t)とから、受信信号を再生して、出力する。 The first demodulator 35 reproduces the received signal from the in-phase component I1 (t) from the mixer MX2 and the quadrature component Q1 (t) from the mixer MX5 by performing a demodulation operation such as phase determination, and outputs it. To do.
一方、狭帯域アンテナ32bで無線信号を受信することにより発生した微弱信号が、狭帯域ノイズフィルタ31bと第2選択回路30とを介して第2低雑音増幅回路34に供給され、増幅されてミクサMX3とMX6とに出力される。ミクサMX3は、第2低雑音増幅回路34の出力信号と局部発振器22からの搬送波信号とを混合して、復調信号の同相成分I2(t)を再生し、第2復調器36に供給する。ミクサMX6は、第2低雑音増幅回路34の出力信号とπ/2移相器23からの移相された搬送波信号とを混合して、受信信号の直交成分Q2(t)を再生し、第2復調器36に供給する。
On the other hand, the weak signal generated by receiving the radio signal by the
第2復調器36は、位相判定などの復調動作を行うことで,ミクサMX3からの同相成分I2(t)とミクサMX6からの直交成分Q2(t)とから、受信信号を再生して、出力する。
The
強度判定機37は、I1(t)〜Q2(t)の強度を比較することにより、広帯域アンテナ29で受信された信号の復調信号と、狭帯域アンテナ31bで受信された信号の復調信号とのいずれか、信号レベルの大きい方を判別し、選択信号を出力する。
The
第3選択回路38は、強度判定機37の判定に従って、第1と第2復調器35,36の復調信号の一方を選択して出力する。
The
以後、ホッピングパターンに従って、受信周波数を順次切り替えながら、同様の動作を繰り返す。 Thereafter, the same operation is repeated while sequentially switching the reception frequency according to the hopping pattern.
このような構成においては、狭帯域アンテナ32(32a〜32h)の利得が高いため、通常は、強度判定機37は、第2復調器36の出力信号を選択することを第3選択回路38に指示する。しかし、無線通信においては周辺状況の変化のために干渉などが発生し、広帯域アンテナ29での受信状態が狭帯域アンテナ32の受信状態を上回ることがある。このような場合には、I1(t)、Q1(t)の信号強度がI2(t)、Q2(t)の信号強度よりも強くなるため、強度判定機37はこれを検出して第3選択回路38に、第1復調器35の出力信号を選択することを指示し、これにより、より良好な受信信号を得ることができる。
In such a configuration, since the gain of the narrowband antenna 32 (32a to 32h) is high, the
(第1の実施の形態の応用例)
図3においては、狭帯域アンテナ32(32a〜32h)の送受信周波数帯域が互いに重ならないように設定した。しかし、これに限定されず、図6に示すように、狭帯域アンテナ32の送受信周波数帯域が互いに一部重なるように設定してもよい。
(Application example of the first embodiment)
In FIG. 3, the transmission / reception frequency bands of the narrow band antenna 32 (32a to 32h) are set so as not to overlap each other. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 6, the transmission / reception frequency bands of the narrowband antenna 32 may be set so as to partially overlap each other.
また、無理なく狭帯域アンテナ32の受信帯域を広げて、1つのアンテナが複数の周波数の搬送波を送受信できるように設定することにより、アンテナの数を減じてもよい。例えば、図6に示すように、搬送波周波数f5とf6とを含むようにアンテナ32eの受信帯域を設定し、搬送波周波数f7とf8とを含むようにアンテナ32fの受信帯域を設定し、搬送波周波数f9とf10とを含むようにアンテナ32gの受信帯域を設定し、搬送波周波数f11とf12とf13とを含むようにアンテナ32hの受信帯域を設定すれば、8本のアンテナで13個の搬送周波数を送・受信できる。
In addition, the number of antennas may be reduced by setting the reception band of the narrowband antenna 32 without difficulty and setting so that one antenna can transmit and receive carrier waves of a plurality of frequencies. For example, as shown in FIG. 6, the reception band of the
同様に、例えば、搬送波周波数f1とf2とを含むようにアンテナ32aの受信帯域を設定し、搬送波周波数f3とf4とを含むようにアンテナ32bの受信帯域を設定し、搬送波周波数f5とf6とを含むようにアンテナ32cの受信帯域を設定し、搬送波周波数f7とf8とを含むようにアンテナ32dの受信帯域を設定すれば、4本のアンテナで8個の搬送周波数を送・受信できる。
Similarly, for example, the reception band of the
また、図6に示すように、各アンテナの通信帯域の中心周波数が高くなるに従って(例えば、比例して)カバーする帯域を広げることにより、アンテナの特性を劣化させずに、アンテナの本数を削減することが可能であり、少ないアンテナの本数で複数の搬送周波数の処理ができる。 Further, as shown in FIG. 6, the number of antennas can be reduced without degrading the antenna characteristics by expanding the band to be covered as the center frequency of the communication band of each antenna increases (for example, in proportion). It is possible to process a plurality of carrier frequencies with a small number of antennas.
また、第1と第2の復調器35,36から出力される受信データの選択を信号強度の判定によって行っているが、他の手法を使用することも可能である。例えば、1つの周波数の搬送波に一定のビット数が連続して入っていて、受信データの誤り判定が行えるような場合には、誤り率に基づいて、受信データを選択するようにしてもよい。この場合には、強度判定機37に代えて、第1と第2復調器35,36の出力データの正誤率をチェックし、誤り率の小さい方の出力を選択することを第3の選択回路38に指示するチェック回路が配置する。
In addition, the selection of the reception data output from the first and
(第2の実施の形態)
上記第1の実施の形態においては、送信時には、広帯域アンテナ29のみを使用したが、送信用に複数の狭帯域アンテナを使用することも可能である。このような構成の通信装置11の回路ブロックを図7に示す。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, only the
なお、図7に示す構成において、図2に示す構成と同一部分には同一符号を付す。 In the configuration shown in FIG. 7, the same components as those shown in FIG.
図7の構成においては、複数の狭帯域送信用アンテナ29a〜29dとノイズフィルタ28a〜28dとが配置されている。また、第1選択回路27とノイズフィルタ28a〜28dとの間には、第4選択回路41が配置されている。
In the configuration of FIG. 7, a plurality of narrowband transmission antennas 29a to 29d and
第4選択回路41は、制御回路21からのアンテナ選択信号に従って、第1選択回路27とノイズフィルタ28a〜28dのいずれかとを接続する。また、強度判定機37による判定結果を記憶し、第1選択回路27に選択信号を出力する記憶回路40が配置されている。
また、アンテナ32は4つのアンテナ32a〜32dから構成され、ノイズフィルタ31は、4つのノイズフィルタ31a〜31dで構成される。
The fourth selection circuit 41 connects the
The antenna 32 is composed of four
図8はアンテナ29a〜29d、32a〜32dの利得の概略を示したものである。アンテナ29aは搬送周波数f1に対して最大の利得を示すが、搬送周波数f2に対しても受信可能な程度の利得を有している。アンテナ32aは搬送周波数f2に対して最大の利得を示すが、搬送周波数f1,f3に対しても受信可能な程度の利得を有している。アンテナ29b〜29d、32b〜32dについても同様に、通信帯域に最大の利得を示す搬送周波数と受信可能な程度の利得を示す搬送周波数とを含んでいる。
FIG. 8 schematically shows gains of the antennas 29a to 29d and 32a to 32d. The antenna 29a exhibits the maximum gain with respect to the carrier frequency f1, but has a gain that can be received with respect to the carrier frequency f2. The
搬送周波数f1の受信時には制御回路21からの命令に従い、第4選択回路41はアンテナ29a、第2選択回路30はアンテナ32aを選択する。その他、各周波数受信時のアンテナ選択は以下の表1のようになる。
When receiving the carrier frequency f1, the fourth selection circuit 41 selects the antenna 29a and the
このような構成においては、通常状態においてはその周波数において最大利得を持つアンテナからの信号強度が最大になるため、そのアンテナにつながっている第1又は第2復調器35、36からの復調信号が強度判定機37からの指示により、第3選択回路38において選択される(搬送波周波数f1,f3,f5,f7では第1復調器35、搬送周波数f2,f4,f6,f8では第2復調器36)。しかし、無線通信においては、周辺状況の変化のために干渉などが発生し、周波数的に最大利得を持つアンテナよりもそれから少し離れた場所にある隣接周波数に最大利得を持つアンテナの信号強度が上回ることがあり得る。例えば、搬送周波数がf1の場合、アンテナ29aからの信号強度を、アンテナ32aからの信号強度が上回るような場合がある。このような場合には、I2(t)、Q2(t)の信号強度が、I1(t)、Q1(t)のそれを勝るため、強度判定機37はこれを検出して、第3選択回路38を切り替えることで良好な受信信号を得ることができる。
In such a configuration, in a normal state, since the signal strength from the antenna having the maximum gain at the frequency is maximum, the demodulated signal from the first or
受信時に各周波数f1〜f8において、2群のアンテナのどちらが良好な状態であったかを示す情報が記憶回路40に記録される。本通信装置11が送信を行う際には、その送信周波数において、アンテナ群29と32のいずれに属すアンテナが前回良好な状態であったかを記憶回路40より読み出し、第1の選択回路27を切り替えてパルス増幅器26の出力信号を良好な状態にあるアンテナに接続する。
このような構成とすることにより、外部環境により通信環境等が変化した場合に、最適なアンテナを選んで送信することができる。
Information indicating which of the two groups of antennas is in good condition at each frequency f1 to f8 at the time of reception is recorded in the
With such a configuration, an optimal antenna can be selected and transmitted when the communication environment or the like changes due to the external environment.
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、各通信装置11は、各々の通信機を操作するものがそれぞれの通信機に対し同じホッピングパターンを予め入力する若しくはその都度入力する等することにより、通信を開始する。これについては、ホッピングパターン自体を入力するのではなく、共通のIDや一方のアドレス番号などを入力し、これから数学的演算によってホッピングパターンを生成する方法も広く知られており、そのような手法をとってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.
For example, each communication device 11 starts communication when one operating each communication device inputs the same hopping pattern in advance to each communication device, or inputs it each time. For this, a method of inputting a common ID, one address number, etc., instead of inputting the hopping pattern itself, and generating a hopping pattern by mathematical calculation from now on is widely known. It may be taken.
また、通信装置11が誤り訂正符号によって情報信号を符号化する誤り訂正回路を変/復調回路にさらに備えることで、各種の無線通信方式による無線通信が可能となる。そして、上記説明した受信データを選択する強度判定機37に加えて、この誤り訂正回路により、画像等の大容量データ通信の品質を高めることができ、UWB通信におけるさらなる高品質通信を可能とする。
Further, the communication device 11 further includes an error correction circuit that encodes an information signal with an error correction code in the modulation / demodulation circuit, thereby enabling wireless communication by various wireless communication methods. In addition to the above-described
また、通信装置11が情報信号を暗号化、複合化する回路を変/復調回路にさらに備え、情報信号を各種の暗号方式により暗号化及びその情報信号の復号化を行うことにより、高秘匿性を有する高品質の情報通信も行うことが可能となる。 Further, the communication device 11 further includes a circuit for encrypting and decrypting the information signal in the modulation / demodulation circuit, and encrypting the information signal by various encryption methods and decrypting the information signal, thereby providing high confidentiality. It is also possible to perform high-quality information communication having
さらに、各通信装置11に任意のネットワークを介して接続された装置であって、各通信装置11からの要求によって周波数ホッピングのパターンを送信する、及び/又は、各通信装置11に周波数ホッピングのパターンを指示する指示装置を本通信装置と接続し、指示装置を含んだ形態としてUWB通信システムを構成しても良い。 Furthermore, it is a device connected to each communication device 11 via an arbitrary network, and transmits a frequency hopping pattern according to a request from each communication device 11, and / or a frequency hopping pattern to each communication device 11. The UWB communication system may be configured as a form including the instruction device by connecting an instruction device for instructing to the communication device.
1・・・UWB通信システム、11・・・通信装置、29・・・広帯域アンテナ、32・・・狭帯域アンテナ、21・・・制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... UWB communication system, 11 ... Communication apparatus, 29 ... Broadband antenna, 32 ... Narrowband antenna, 21 ... Control circuit
Claims (10)
通信帯域が互いに異なる複数のアンテナと、
搬送周波数の切り替えを指示する制御手段と、
アンテナからの信号を復調する復調手段と、
前記制御手段からの指示に基づいて、前記複数のアンテナのいずれかを選択して前記復調手段に接続するアンテナ選択手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 A frequency hopping wireless communication system,
A plurality of antennas having different communication bands;
Control means for instructing switching of the carrier frequency;
Demodulation means for demodulating the signal from the antenna;
Based on an instruction from the control means, an antenna selection means for selecting any of the plurality of antennas and connecting to the demodulation means;
A wireless communication system comprising:
前記復調手段は、前記第1のアンテナからの信号を復調する第1の復調手段と、
第2の復調手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、前記複数の第2のアンテナのうちの何れかを選択して、その信号を前記第2の復調手段に供給し、
前記第1の復調手段からの復調信号と第2の復調手段からの復調信号の一方を選択する復調信号選択手段を、さらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 The plurality of antennas include a first antenna having a first communication band and a plurality of second antennas included in the first communication band and having second communication bands different from each other,
The demodulating means includes first demodulating means for demodulating a signal from the first antenna;
Second demodulation means,
The antenna selection means selects any one of the plurality of second antennas and supplies the signal to the second demodulation means,
Demodulation signal selection means for selecting one of the demodulation signal from the first demodulation means and the demodulation signal from the second demodulation means,
The wireless communication system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。 The demodulated signal selection means compares the reception state of the first antenna with the reception state of the antenna selected by the antenna selection means, and based on the comparison result, from the first and second demodulation means Select one of the signals
The wireless communication system according to claim 2.
前記復調手段は、第1と第2の復調手段を備え、
前記アンテナ選択手段は、前記制御手段より指示される搬送周波数を通信帯域に含む2つのアンテナを選択し、2つのアンテナのうちの1つからの信号を第1の復調手段に、他の1つからの信号を第2の復調手段に、それぞれ供給する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 The plurality of antennas are composed of a plurality of antennas having communication bands that have mutually different center frequencies and overlap each other.
The demodulating means includes first and second demodulating means,
The antenna selection unit selects two antennas including a carrier frequency instructed by the control unit in a communication band, and a signal from one of the two antennas is sent to the first demodulation unit and the other one Respectively, to the second demodulation means,
The wireless communication system according to claim 1.
複数の搬送周波数用のアンテナと、
を備える、ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の無線通信システム。 Transmission signal generation means for generating a transmission signal of a carrier frequency specified by the control means;
Antennas for multiple carrier frequencies;
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記制御手段が指定する搬送波周波数の信号を受信したときに所定の良好な受信状態にあったアンテナを特定する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている情報で特定されるアンテナに前記送信信号生成手段で生成された送信信号を供給する手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の無線通信システム。 Transmission signal generation means for generating a transmission signal of a carrier frequency specified by the control means;
Storage means for storing information for identifying an antenna that was in a predetermined good reception state when receiving a signal of a carrier frequency specified by the control means;
Means for supplying the transmission signal generated by the transmission signal generation means to the antenna specified by the information stored in the storage means;
The wireless communication system according to claim 1, further comprising:
通信帯域が互いに異なる複数のアンテナを用意し、
搬送周波数の切り替えに応答して、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つを選択して、該アンテナを用いて前記搬送周波数による通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。 A communication method for performing communication while switching the frequency of a carrier wave,
Prepare multiple antennas with different communication bands,
In response to switching of the carrier frequency, at least one of the plurality of antennas is selected, and communication using the carrier frequency is performed using the antenna.
A wireless communication method.
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