JP2006211444A - 送信装置、受信装置ならびに送信方法、受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信参照信号とデータ信号を対としても、１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とし、更に、同期時間を短縮することを可能とする。
【解決手段】送信装置では符号発生器１０１がＰＮ符号列を発生し、リファレンス信号系とデータ信号系に分岐し、データ信号系では適当な遅延量を遅延回路１０２で遅延した後、送信データを用いて変調器１０３で変調する。リファレンス信号系、データ信号系共に波形付与回路１０４ａ、ｂでそれぞれに相互相関の低い波形を付与した後、加算回路１０９乃至フィルタ１０７を経て送信アンテナ１０８から送信する。ＴＲ方式の通信において、リファレンス信号とデータ信号に相関度の低い波形を付与して通信を行うことでその分離が可能となり、リファレンス信号とデータ信号を重畳又は間隔を狭めることで１つの情報を送るため時間を短縮でき、高速データ伝送が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばパルス波形のような広帯域信号を用いた送信装置、受信装置ならびに送信方法、受信方法に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に代表される無線ＬＡＮ機器の急速な広がりに加えて、ＡＶ機器やパーソナルコンピュータを相互に無線接続することによって、シームレスなネットワークが確立された社会が予想されており、小型かつ高速のデータ通信装置を安価に実現する技術の確立が急務となっている。

その一つとして、パルス状の変調信号を用いたウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ、以下ＵＷＢと記す）と呼ばれる通信方式が注目されている。

従来、この種の送信装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図１３は前記特許文献に記載された従来の送信装置を示している。本従来例は、送信参照（ＴＲ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）の手法と、遅延ホッピング（ＤＨ：Ｄｅｌａｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ）と呼ばれる多元接続方式を組み合わせた構成となっており、図１３において、従来の送信装置は、広帯域雑音源１２０１の出力を２つに分岐し、一方をリファレンス信号とする。他方は、遅延回路１２０２にて適当な時間遅延させ、この遅延回路１２０２の出力を変調器１２０３にて送信データで変調することで情報が加わったデータ信号を生成する。

このリファレンス信号とデータ信号を加算回路１２０４にて合成し、アンテナ１２０５から送信する。遅延ホッピングは、広帯域雑音源１２０１に擬似ランダム雑音源（ＰＮ符号）を用いることで実施する。

一方、図１４に従来の受信装置のブロック構成例を示す。図１４において、従来の受信装置は、アンテナ１４０１で補足した信号をフィルタ１４０２で所望の周波数帯域成分のみ濾波し低雑音増幅器１４０３で増幅した出力を２つに分岐し、一方をレファレンス信号として相関器１４０４に入力する。他方は、遅延器１４０６で遅延し増幅器１４０７で増幅した後相関器１４０４に入力する。相関器１４０４は、入力されたリファレンス信号と増幅器１４０７から出力された信号との差分を検出してフィルタ１４０８に出力する。フィルタ１４０８で不要な周波数成分を除去した後、復調器（図示せず）で復調し送信された送信データの復元を行う。
特開２００３−１６９０００号公報

しかしながら、前記従来の構成であるＴＲ方式では、ＴＲ信号とデータ信号を対とするため、１つの情報を送るためのパルスが複数必要であり、伝送速度を高めることが困難である。また、ＰＮ符号による多重化は、多重された信号の分離度を上げるためにＰＮ符号を長くする必要があり、同期時間が長くなるため更に伝送速度が低下するという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するもので、ＴＲ信号とデータ信号を重畳、多重化して、ＴＲ信号とデータ信号を対としても、１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とし、更に、多重信号の分離度を高めて、短いＰＮ符号列で多重化することで同期時間を短縮することを可能とすることを目的とする。

本発明の送信装置は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、送信参照信号の経路とデータ信号用パルスから変調パルスを生成する経路の少なくとも一方に、出力手段に入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与手段を挿入する構成を有している。

この構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とする。

また、本発明の送信装置は、データ信号用パルスから変調パルスを生成する経路が複数である構成を有している。この構成により、１つの送信参照信号に対して複数の変調パルスを対として送信することで、１つの情報を送る為の時間を短くすることができる。

また、本発明の送信装置は、波形付与手段のうち少なくとも一つが、送信参照信号発生手段で発生する雑音源の種類に応じて付与する波形を変更する構成を有している。この構成により、低相関波形を用いることによる多重分離効果と、雑音源信号による分離効果を相乗することで、１つの情報を送る時間を短くしても多重信号の分離が容易となり、高速通信が可能となる。

また、本発明の送信装置は、波形付与手段の個数が複数の場合、送信参照信号の経路に挿入される波形付与手段の波形とデータ信号用パルスから変調パルスを生成する経路に挿入される波形付与手段の波形との組み合わせに、ガウシアンパルスの１階微分波形と２階微分波形との組み合わせを用いる構成を有している。この構成により、相関度の低い波形を容易に実現できる。

また、本発明の送信装置は、データ信号用パルスから変調パルスを生成する経路に、通過する信号を遅延する遅延手段を少なくとも一つ挿入する構成を有している。この構成により、相関度の低い波形を容易に実現できる。

また、本発明の送信装置は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、出力手段に入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関が低くなるように、データ信号用パルスから変調パルスを生成する経路に、通過する信号を遅延する遅延手段を挿入する構成を有している。

この構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とする。

また、本発明の送信装置は、出力手段に入力される送信参照信号と変調パルスとに基づいて遅延手段の遅延量を決定する遅延量決定手段を含む構成を有している。この構成により、安定して低相関状態を維持できる。

また、本発明の送信装置は、送信参照信号の経路に、遅延量決定手段が決定した遅延量の情報で送信参照信号を変調する遅延量情報変調手段を挿入する構成を有している。この構成により、送信装置で決定された遅延量の情報を受信装置が取得でき、受信装置での遅延時間調整を容易にし、同期時間を短くでき、高速通信が可能となる。

さらに、本発明の送信装置は、送信参照信号発生手段で発生する信号が、擬似雑音である構成を有している。この構成により、低相関波形を用いることによる多重分離効果と、擬似雑音による分離効果を相乗することで、短い擬似雑音符号列の適用が可能となり、符号化率低減による高速化と、符号長を短くすることによる同期時間の短縮による高速化が可能となる。

また、本発明の受信装置は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号と送信装置が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得手段と、通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延手段と、通信信号と第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成手段と、第１の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を復調し送信データを取得する第１の復調手段とを含み、通信信号の経路と第１の遅延前信号から第１の遅延信号を生成する経路の少なくとも一方に、第１の相関信号生成手段に入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換手段を挿入する構成を有している。

この構成により、低相関波形を用いて送信された波形を、受信後の波形変換で相関波形に変換することでパルスの分離を可能とし、１つの情報を得るための時間が短くなる為、高速通信が可能となる。

また、本発明の受信装置は、通信信号取得手段で取得した通信信号に対し、第１の遅延手段と第１の相関信号生成手段と波形変換手段との組を第１の遅延量をそれぞれ異なるように複数備え、さらに複数の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を並直変換する並直変換手段を含む構成を有している。この構成により、１つの送信参照信号に対し複数のデータ信号を対とした受信信号を復調可能となる。

また、本発明の受信装置は、第１の相関信号の相関度合いを判定する第１の相関判定手段をさらに含み、第１の相関判定手段が判定した第１の相関度合いに基づいて第１の遅延手段は第１の遅延量を変化させる構成を有している。この構成により、安定して相関波形に変換することができる。

また、本発明の受信装置は、通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第２の遅延前信号とし第２の遅延前信号を第２の遅延量だけ遅延して第２の遅延信号を出力する第２の遅延手段と、通信信号と第２の遅延信号とにより第２の相関信号を生成する第２の相関信号生成手段と、第２の相関信号生成手段が生成した第２の相関信号を復調し第１の遅延量に関する情報を取得する第２の復調手段とをさらに含み、第１の遅延手段は第２の復調手段で取得した第１の遅延量に関する情報に基づいて第１の遅延量の初期値を設定する構成を有している。

この構成により、初期状態における遅延時間調整を容易にし、同期時間を短くすることで、高速通信が可能となる。

さらに、本発明の受信装置は、第２の相関信号の相関度合いを判定する第２の相関判定手段をさらに含み、第２の相関判定手段が判定した第２の相関度合いに基づいて第２の遅延手段は第２の遅延量を変化させる構成を有している。この構成により、より的確に初期状態における遅延時間調整を行える。

また、本発明の送信方法は、送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生ステップと、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信側に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調ステップと、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力ステップとを含み、送信参照信号発生ステップから出力ステップに至るステップの流れとデータ信号用パルスから変調パルスを生成し出力ステップに至るステップの流れの少なくとも一方に、出力ステップに入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与ステップを挿入する構成を有している。

この構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とする。

また、本発明の送信方法は、送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生ステップと、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信側に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調ステップと、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力ステップとを含み、出力ステップに入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関が低くなるように、データ信号用パルスから変調パルスを生成し出力ステップに至るステップの流れに、通過する信号を遅延する遅延ステップを挿入する構成を有している。

この構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とする。

また、本発明の受信方法は、送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号と送信側が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得ステップと、通信信号取得ステップで取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延ステップと、通信信号と第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成ステップと、第１の相関信号生成ステップで生成した第１の相関信号を復調し送信データを取得する第１の復調ステップとを含み、通信信号取得ステップで取得した通信信号を相関信号生成ステップに入力するステップの流れと第１の遅延前信号から第１の遅延信号を生成し相関信号生成ステップに至るステップの流れの少なくとも一方に、第１の相関信号生成ステップに入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換ステップを挿入する構成を有している。

この構成により、低相関波形を用いて送信された波形を、受信後の波形変換で相関波形に変換することでパルスの分離を可能とし、１つの情報を得るための時間が短くなる為、高速通信が可能となる。

本発明は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、送信参照信号の経路とデータ信号用パルスから変調パルスを生成する経路の少なくとも一方に、出力手段に入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与手段を挿入する構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とする送信装置を提供でき、また、本発明は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号と送信装置が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得手段と、通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延手段と、通信信号と第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成手段と、第１の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を復調し送信データを取得する第１の復調手段とを含み、通信信号の経路と第１の遅延前信号から第１の遅延信号を生成する経路の少なくとも一方に、第１の相関信号生成手段に入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換手段を挿入する構成により、低相関波形を用いて送信された波形を、受信後の波形変換で相関波形に変換することでパルスの分離を可能とし、１つの情報を得るための時間が短くなる為、高速通信が可能となる受信装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における送信装置のブロック図、図２は同実施の形態における信号波形を従来例と比較して説明する図、図３は同実施の形態における受信装置のブロック図であり、本実施の形態では、送信参照信号であるリファレンス信号（単に、参照信号とも記す）と変調パルス（データ信号とも記す）とに異なる相互相関の低い波形を付与する例を示している。

まず図１を用い、送信装置の動作について説明する。送信装置では、符号発生器１０１がＰＮ符号列を発生し、送信参照信号系（リファレンス信号系とも記す）とデータ信号系に分岐される。データ信号系では適当な遅延量を遅延回路１０２で遅延した後、送信データを用いて変調器１０３で変調する。リファレンス信号系、データ信号系共に波形付与回路１０４ａ、ｂでそれぞれ適当な相互相関の低い波形を付与する。相関度の低い波形としては例えば、図４ａ、ｂに示すようなガウシアンパルスの１階微分波形と２階微分波形を用いてもよい。リファレンスデータと送信データとを加算回路１０９で加算し、周波数変換部１０５に入力され所望の周波数帯域の信号に変換される。周波数変換部１０５の出力信号の波形は、前述のガウシアンパルスの１階微分波形と２階微分波形であれば、例えば図４ｃ、ｄに示すような波形となる。

なお、遅延回路１０２で与える遅延量としては、例えば遅延時間なし（すなわち、遅延回路１０２なし）としてもよい。これは遅延時間をなくし波形が完全に重畳されていても波形の相関度を低くした為、リファレンス信号とデータ信号を分離することが可能であるからである。また、図１では、周波数変換部１０５を固定信号源とミキサ回路を用いることを想像するような構成図を用いているが、周波数変換部１０５の実現方法として、固定信号源とミキサ回路を用いることを限定するものではなく、例えば固定信号源とスイッチ回路を用いる構成や、発振器そのものを間欠動作させる構成等、他の方法を用いても実現可能である。増幅器１０６、フィルタ１０７、送信アンテナ１０８は、一般的な無線機と同様、送信電力レベルの調整、不要周波数成分の抑圧を行った後に送信アンテナ１０８より受信装置に向けてリファレンス信号及びデータ信号が送信される。

なお、変調器１０３の変調方式について記載をしていないが、例えば、ＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ ｋｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等がある。

図２を用いて従来例との違いを説明する。（ａ）従来例では、例えば参照信号２００１とＢＰＳＫ変調した情報信号２００２を送るものとする。参照信号２００１は一定の周期で配置され、情報信号２００２は“１”を表す場合には参照信号２００１と同位相、“０”を表す場合には逆位相とすることで、受信側でこの差を判別し、復調を行う。この場合、参照信号２００１と情報信号２００２が重畳してしまうと、信号の加算または相殺してしまい、受信側での分離・復調が困難となる。これに対し、前述したように参照信号２００１と情報信号２００２に低相関の波形を用いる本実施例では、図２（ｂ）本実施例に示すように参照信号２００１と情報信号２００２を重畳しても、波形相関の違いによって信号を分離することで復調が可能となる。

次に、図３を用いて受信装置の動作について説明する。受信装置は、アンテナ２０１で補足した信号をフィルタ２０２で不要な周波数成分を除去し、低雑音増幅器２０３を用いて受信信号を所望の電力レベルに調整する。次に、低雑音増幅器２０３から出力された受信信号を相関波形生成系と復調系に分岐する。相関波形生成系では、受信信号を波形変換回路２０５を用いて復調系波形と相関度の高い波形に変換する。

例えば前述のガウシアンパルスの１階微分波形であれば、微分処理をすることによってガウシアンパルスの２階微分波形となり、復調系波形にガウシアンパルスの２階微分波形を用いることによって相関度の高い信号とすることができる。波形変換後の相関波形を可変遅延器２０６で復調系信号とのタイミング調整を行い、増幅器２０７で適切な信号レベルに増幅した後、相関器２０４にて、先に分岐した復調系の信号とにより相関信号を生成する。相関器２０４から出力される相関信号をフィルタ２０８で積分した後、相関判定器２０９で相関度の判定、つまりは復調系信号と相関波形のタイミングが一致しているか否かの判定と、タイミング差の評価を行い、タイミングにずれがあればそれを補正するように可変遅延回路２０６の遅延量を調整する。相関判定器２０９を通過した信号を復調器（図示せず）で復調し、送信装置から送信された送信データ、すなわち受信装置で受信した受信データを取得する。

以上の送信装置ならびに受信装置の構成に示すように、リファレンス信号とデータ信号を対にして通信をおこなう送信参照方式（ＴＲ方式とも記す）において、リファレンス信号とデータ信号に相関度の低い波形を付与して通信を行うことで、１つの情報を送るための時間を短縮することで、正確な同期信号発生が不要なＴＲ方式で、高速データ伝送が可能な送信装置および受信装置を実現できる。１つの情報を送るための時間を短縮し高速データ伝送が可能となることでさらに消費電力を低減でき、ＵＷＢ無線装置としても有用である。

なお、以上の説明では、データ信号をリファレンス信号の後から送る構成について説明をしたが、データ信号を先に送る構成とし、後続するリファレンス信号との相関によって復調を行うように構成しても同様に実施可能である。

また、以上の説明では各信号のレベル調整については説明していないが、遅延回路、変調器、波形付与回路、波形変換回路に使用する素子に応じて増幅器等で信号レベルの調整を行うことは言うまでも無い。また、波形変換回路２０５は可変遅延器２０６の前に置いたが、相関器２０４の前に置くことも、可変遅延器２０６と相関器２０４との間に置いてもよい。また、送信装置から送信される信号の安定度合いによっては相関判定器２０９を省略し、可変遅延器２０６の遅延量を固定としてもよい。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における送信装置のブロック図、図６は同実施の形態における受信装置のブロック図を示す。実施の形態１と異なるのは、１つのリファレンス信号に対し、複数のデータ信号を対として通信を行っている点である。

図５において、送信装置は、送信データをシリパラ変換回路３０４で１つの信号列の信号を複数の信号列の並列信号に変換する。符号発生器１０１で発生した信号は複数のデータ信号系の遅延回路１０２、３０１によって異なる遅延量の遅延を行い、並列化された送信データによって変調器１０３、３０２で変調される。変調信号は実施の形態１同様、加算回路３０５、周波数変換部１０５、増幅器１０６、フィルタ１０７、送信アンテナ１０８にて所望の周波数帯域の信号として送信される。

次に、図６を用いて同実施の形態における受信装置の動作を説明する。基本的な動作は実施の形態１と同様であるが、遅延量の異なる複数のデータ信号の復調が必要なため、波形変換回路、可変遅延器、相関器などの相関器部を複数並べた構成としている。アンテナ２０１で補足した信号をフィルタ２０２で濾波し、低雑音増幅器２０３で増幅した後、２つの相関波形生成系と２つの復調系に分岐する。

相関波形生成系では、受信信号は波形変換回路２０５、４０５を用いて復調系波形と相関度の高い波形に変換する。波形変換後の相関波形は可変遅延器２０６、４０６で復調系信号とのタイミング調整を行い相関器２０４、４０４にて相関信号を生成する。相関信号はフィルタ２０８、４０８で積分した後、相関判定器２０９、４０９で相関度の判定、つまりは復調系信号と相関波形のタイミングが一致しているか否かの判定と、タイミング差の評価を行い、タイミングにずれがあればそれを補正するように可変遅延回路２０６、４０６の遅延量を調整する。データ信号は並列化されているため、パラシリ変換回路４１０にてシリアルデータに変換した後、復調器（図示せず）で復調する。

以上の送信装置および受信装置の構成に示すように、リファレンス信号と複数のデータ信号を対にして通信をおこなうＴＲ方式においても、リファレンス信号とデータ信号に相関度の低い波形を付与して通信を行うことで、１つの情報を送るため時間を短縮することで、正確な同期信号発生が不要なＴＲ方式で、高速データ伝送が可能となり、消費電力も低減でき、ＵＷＢ無線装置としても有用である。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における送信装置のブロック図を示す。実施例１と異なるのは、リファレンス信号とデータ信号の間隔または重畳時間を一意に決めるのではなく、パルスの相関度を基準として信号の間隔または重畳時間を決定する構成としている点である。

図７において、本実施の形態の送信装置は、実施の形態１の構成に追加してリファレンス信号とデータ信号との相関を判定する相関器５０１、相関器５０１が出力する相関判定結果に基づいて可変遅延回路５０３の遅延量を決定するタイミング決定回路５０２が備えられており、タイミング決定回路５０２の出力に基づき可変遅延回路５０３の遅延量の調整を行う。タイミング決定回路５０２による適正なリファレンス信号とデータ信号の相関関係としては、例えばリファレンス信号とデータ信号の相関度がもっとも低くなるタイミングとすることや、リファレンス信号とデータ信号の信号間干渉による送信信号電力の周波数偏差がもっとも小さくなるタイミング、または他の機器への干渉を積極的に低減するために特定の周波数帯での送信信号電力が小さくなるタイミングとする。

図８は本実施の形態のおける送信装置から送信される周波数と送信電力の関係を示す図である。図８を用いて、リファレンス信号とデータ信号の干渉を積極的に用いた場合の動作について説明する。１つのパルス信号はそのパルス幅、エンベロープによって決定される周波数成分を有する信号として、例えば図８（ａ）に示すような周波数スペクトラム１３０１を有する。しかし、複数のパルスが連続して存在することによって、パルス間干渉によって、１３０３に示すような電力低下が発生する周波数が現れ、１３０２に示すような周波数特性を有する周波数スペクトラムとなる。

ここで、電力低下が発生する周波数は、パルスの間隔で決定されるので、適当なパルス間隔を選択することで、電力が低下する周波数を任意に制御することが可能である。図８（ｂ）では図８（ａ）と比べ、パルス間隔を広く設定しているため、周波数スペクトラム１３０４では電力の低下する周波数部分１３０５を中心周波数から離れた周波数にできる。なお、受信装置については実施の形態１に示した図３の構成にて実施可能である。

以上の送信装置の構成に示すように、リファレンス信号とデータ信号を対にして通信をおこなうＴＲ方式において、リファレンス信号とデータ信号に相関度の低い波形を付与するとともに、相関器５０１でリファレンス信号とデータ信号の相関度の変化を検出し、タイミング決定回路５０２がこれを基に可変遅延回路５０３の遅延量を調整することで、通信誤りの発生を減らすと共に、他の機器への干渉を低減し、正確な同期信号発生が不要なＴＲ方式で、高速データ伝送を実現でき、その結果として消費電力を低減でき、ＵＷＢ無線装置としても有用である。

なお、以上の説明では、実施の形態１に示したリファレンス信号とデータ信号を対にして通信を行う構成に対する機能追加について述べたが、実施の形態２に示す、複数のデータ信号をついにして通信を行う構成についても同様に実施可能である。

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における送信装置のブロック図、図１０は、本実施の形態における受信装置のブロック図を示す。実施の形態３と異なるのは、リファレンス信号とデータ信号の信号間隔情報または重畳時間情報を受信側に送っている点である。

図９を用いて本実施の形態における送信装置の動作を説明する。実施の形態３同様、リファレンス信号とデータ信号の相関をもとに可変遅延回路５０３の遅延量の調整を行う。この際、リファレンス信号とデータ信号の相関によって適宜、可変遅延回路５０３の遅延量が変化していくため、受信側ではその変化に対応して受信信号と相関波形のタイミングを調整する必要があり、同期のための時間が必要となり通信速度低下の可能性がある。そこで、タイミング決定回路５０２で決定された可変遅延回路５０３の遅延量の情報を変調器６０１によって符号発生器１０１の出力信号を変調して遅延量を受信側に知らせる構成とする。

図１０を用いて、本実施の形態における受信装置の動作を説明する。受信装置は、データ復調系とは別に遅延量情報復調系を備えており、受信信号を可変遅延器９０１と相関器９０３とを用いて遅延検波する。この際の遅延量は相関判定器９０５にて調整を行う。復調器９０６にて遅延量情報が復調され、データ復調系の可変遅延器２０６の初期遅延量として設定される。通信経路の違い等によるデータ復調系のリファレンス信号とデータ信号のタイミングずれは相関判定器２０９から制御によって可変遅延器２０６にて再度調整される。

以上のように、本実施の形態における送信装置および受信装置の構成に示すように、リファレンス信号とデータ信号の遅延量を受信側に知らせることによって、送信側で適宜遅延量を変化させても受信側の同期時間を大きく増加させることなく通信を行うことが可能となり、正確な同期信号発生が不要なＴＲ方式で、高速データ伝送を実現でき、さらに消費電力を低減でき、ＵＷＢ無線装置としても有用である。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における送信装置のブロック図である。実施の形態１と異なるのは、リファレンス信号とデータ信号に異なる波形を付与するのではなく、符号発生器７０３の発生するＰＮ符合毎に、波形付与回路７０１にて異なる波形を付与している点である。

図１１を用いて本実施の形態の送信装置の動作を説明する。符号発生器７０３は前述の実施の形態と同様に、通信の際に受信側と共通の固有のＰＮ符号列を発生して、これを用いて拡散利得を得ることによって、他のＰＮ符号を用いる同一システムの通信装置との分離・多重化を行う。この際、符号発生器７０３はその使用するＰＮ符号列に応じて固有の波形を選択する。例えば、ＰＮ９段の信号では波形１、ＰＮ１１段の信号では波形２といったようになる。符号発生器１０１はＰＮ符号とともに、どの符号を選択したかを示すＰＮ符号番号信号を出力し、波形付与回路７０１に入力することによって波形の選択、付与を行う。

なお、図１１では符号発生器７０３で出力したＰＮ符号信号に波形付与回路７０１で波形を付与し波形付与ＰＮ信号を生成、その信号の一部を分配して、一方を参照信号（ＴＲ信号）とし、他方を遅延回路１０２で適当な時間の遅延を付加し、変調器１０３で送信データで変調して送信データ信号を生成し、送信データ信号と波形付与ＰＮ信号とを加算回路７０２で加算することで送信信号としたが、図１２に示すように、波形の付与を参照信号と送信データ信号とのそれぞれに波形付与回路８０１、８０２を備えることによって行い、例えば送信データ信号を生成する系の波形付与回路８０２にのみ行い、参照信号はＰＮ符号による波形の変更を行わないようにしても同様に実施可能である。この場合は、同一通信システムの複数の受信装置で同一の参照信号を受信することが可能になり、例えば他の機器間で通信が行われていることや、通信タイミングの検出により、自局の送信タイミング決定にその情報を用いることができるといった効果がある。

本実施の形態の送信装置で送信された信号を受信するには、リファレンス信号とデータ信号とに同一の波形が付与されているため、図１４で示す従来の受信装置で受信可能である。

以上の本実施の形態の送信装置の構成に示すように、ＰＮ符号毎に異なる波形を付与してＰＮ符号列の分離の際に、波形の無相関による分離を利用することで、より短い符号列による分離を可能として、符号同期の時間を短縮したりすることで、正確な同期信号発生が不要で、高速データ伝送を実現でき、結果として消費電力も低減でき、ＵＷＢ無線装置としても有用である。

なお、以上各実施の形態では送信装置あるいは受信装置の場合で説明したが、送信方法あるいは受信方法においても同様に実現できることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる送信装置は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとしデータ信号用パルスを受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、送信参照信号と変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、送信参照信号の経路とデータ信号用パルスから変調パルスを生成する経路の少なくとも一方に、出力手段に入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与手段を挿入する構成により、送信参照信号と送信データを重畳、多重化して、送信参照信号と変調パルスとを対としても、パルスを重畳することで１つの情報を送るための時間を短くすることを可能とするという効果を有し、また、本発明にかかる受信装置は、送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号と送信装置が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得手段と、通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延手段と、通信信号と第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成手段と、第１の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を復調し送信データを取得する第１の復調手段とを含み、通信信号の経路と第１の遅延前信号から第１の遅延信号を生成する経路の少なくとも一方に、第１の相関信号生成手段に入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換手段を挿入する構成により、低相関波形を用いて送信された波形を、受信後の波形変換で相関波形に変換することでパルスの分離を可能とし、１つの情報を得るための時間が短くなる為、高速通信が可能となるという効果を有し、ＡＶ機器やパーソナルコンピュータを相互に無線接続してシームレスなネットワークを構成するための、例えばパルス波形のような広帯域信号を用いたデータ通信装置やＵＷＢ無線装置などに適用して有用である。

本発明の実施の形態１における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における信号波形を従来例と比較して説明する図 本発明の実施の形態１における受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の送信装置における信号波形を示す図 本発明の実施の形態２における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３の送信装置における周波数と送信電力の関係を示す図 本発明の実施の形態４における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４における受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５における送信装置の別の構成を示すブロック図 従来の送信装置の構成を示すブロック図 従来の受信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１、７０３、８０４ 符号発生器
１０２、３０１ 遅延回路
１０３、３０２、６０１ 変調器
１０４ａ、１０４ｂ、３０３、７０１、８０１、８０２ 波形付与回路
１０５ 周波数変換部
１０６、２０７、４０７、９０２ 増幅器
１０７、２０２、２０８、４０８、９０４ フィルタ
１０８ 送信アンテナ
１０９、３０５ 加算回路
２０１ アンテナ
２０３ 低雑音増幅器
２０４、４０４、５０１、９０３ 相関器
２０５、４０５ 波形変換回路
２０６、４０６、９０１ 可変遅延器
２０９、４０９、９０５ 相関判定器
３０４ シリパラ変換回路
４１０ パラシリ変換回路
５０２ タイミング決定回路
５０３ 可変遅延回路
９０６ 復調器
１３０１ 単一パルス周波数スペクトラム
１３０２ 複数パルス周波数スペクトラム
１３０３、１３０５ パルス間干渉による電力低下
１３０４ パルス間隔制御時の周波数スペクトラム
２００１ 参照信号
２００２ 情報信号

Claims (30)

1. 送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、前記送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとし前記データ信号用パルスを前記受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、前記送信参照信号と前記変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、前記送信参照信号の経路と前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路の少なくとも一方に、前記出力手段に入力される送信参照信号の波形と前記変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与手段を挿入する送信装置。
2. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路が複数である請求項１記載の送信装置。
3. 前記波形付与手段のうち少なくとも一つは、前記送信参照信号発生手段が発生する雑音源の種類に応じて付与する波形を変更する請求項１または請求項２記載の送信装置。
4. 前記波形付与手段の個数が複数の場合、前記送信参照信号の経路に挿入される波形付与手段の波形と前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路に挿入される波形付与手段の波形との組み合わせに、ガウシアンパルスの１階微分波形と２階微分波形との組み合わせを用いる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の送信装置。
5. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路に、通過する信号を遅延する遅延手段を少なくとも一つ挿入する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送信装置。
6. 送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生手段と、前記送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとし前記データ信号用パルスを前記受信装置に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調手段と、前記送信参照信号と前記変調パルスとを混合して出力する出力手段とを含み、前記出力手段に入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関が低くなるように、前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路に、通過する信号を遅延する遅延手段を挿入する送信装置。
7. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成する経路が複数である請求項６記載の送信装置。
8. 前記出力手段に入力される送信参照信号と変調パルスとに基づいて前記遅延手段の遅延量を決定する遅延量決定手段をさらに含む請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の送信装置。
9. 前記送信参照信号の経路に、前記遅延量決定手段が決定した遅延量の情報で前記送信参照信号を変調する遅延量情報変調手段を挿入する請求項８記載の送信装置。
10. 前記送信参照信号発生手段で発生する信号は、擬似雑音である請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の送信装置。
11. 送信装置が生成し受信装置が参照する信号である送信参照信号と前記送信装置が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得手段と、前記通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし前記第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延手段と、前記通信信号と前記第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成手段と、前記第１の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を復調し前記送信データを取得する第１の復調手段とを含み、前記通信信号の経路と前記第１の遅延前信号から前記第１の遅延信号を生成する経路の少なくとも一方に、前記第１の相関信号生成手段に入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換手段を挿入する受信装置。
12. 前記通信信号取得手段で取得した通信信号に対し、前記第１の遅延手段と前記第１の相関信号生成手段と前記波形変換手段との組を前記第１の遅延量をそれぞれ異なるように複数備え、さらに複数の相関信号生成手段が生成した第１の相関信号を並直変換する並直変換手段を含む請求項１１記載の受信装置。
13. 前記第１の相関信号の相関度合いを判定する第１の相関判定手段をさらに含み、前記第１の相関判定手段が判定した第１の相関度合いに基づいて前記第１の遅延手段は前記第１の遅延量を変化させる請求項１１または請求項１２記載の受信装置。
14. 前記通信信号取得手段で取得した通信信号を分割して第２の遅延前信号とし前記第２の遅延前信号を第２の遅延量だけ遅延して第２の遅延信号を出力する第２の遅延手段と、前記通信信号と前記第２の遅延信号とにより第２の相関信号を生成する第２の相関信号生成手段と、前記第２の相関信号生成手段が生成した第２の相関信号を復調し前記第１の遅延量に関する情報を取得する第２の復調手段とをさらに含み、前記第１の遅延手段は前記第２の復調手段で取得した第１の遅延量に関する情報に基づいて前記第１の遅延量の初期値を設定する請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の受信装置。
15. 前記第２の相関信号の相関度合いを判定する第２の相関判定手段をさらに含み、前記第２の相関判定手段が判定した第２の相関度合いに基づいて前記第２の遅延手段は前記第２の遅延量を変化させる請求項１４記載の受信装置。
16. 送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生ステップと、前記送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとし前記データ信号用パルスを前記受信側に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調ステップと、前記送信参照信号と前記変調パルスとを混合して出力する出力ステップとを含み、前記送信参照信号発生ステップから前記出力ステップに至るステップの流れと前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れの少なくとも一方に、前記出力ステップに入力される送信参照信号の波形と前記変調パルスの波形との相関を低くする波形を付与する波形付与ステップを挿入する送信方法。
17. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れが複数である請求項１６記載の送信方法。
18. 前記波形付与ステップのうち少なくとも一つは、前記送信参照信号発生ステップで発生する雑音源の種類に応じて付与する波形を変更する請求項１６または請求項１７記載の送信方法。
19. 前記波形付与ステップの個数が複数の場合、前記送信参照信号発生ステップから前記出力ステップに至るステップの流れに挿入される波形付与ステップの波形と前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れに挿入される波形付与ステップの波形との組み合わせに、ガウシアンパルスの１階微分波形と２階微分波形との組み合わせを用いる請求項１６乃至請求項１８のいずれかに記載の送信方法。
20. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れに、通過する信号を遅延する遅延ステップを少なくとも一つ挿入する請求項１６乃至請求項１９のいずれかに記載の送信方法。
21. 送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号を発生する送信参照信号発生ステップと、前記送信参照信号を分岐してデータ信号用パルスとし前記データ信号用パルスを前記受信側に送信する送信データで変調し変調パルスを出力する送信データ変調ステップと、前記送信参照信号と前記変調パルスとを混合して出力する出力ステップとを含み、前記出力ステップに入力される送信参照信号の波形と変調パルスの波形との相関が低くなるように、前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れに、通過する信号を遅延する遅延ステップを挿入する送信方法。
22. 前記データ信号用パルスから前記変調パルスを生成し前記出力ステップに至るステップの流れが複数である請求項２１記載の送信方法。
23. 前記出力ステップに入力される送信参照信号と変調パルスとに基づいて前記遅延ステップの遅延量を決定する遅延量決定ステップをさらに含む請求項２０乃至請求項２２のいずれかに記載の送信方法。
24. 前記送信参照信号発生ステップから前記出力ステップに至るステップの流れに、前記遅延量決定ステップで決定した遅延量の情報で前記送信参照信号を変調する遅延量情報変調ステップを挿入する請求項２３記載の送信方法。
25. 前記送信参照信号発生ステップで発生する信号は、擬似雑音である請求項１６乃至請求項２４のいずれかに記載の送信方法。
26. 送信側で生成し受信側が参照する信号である送信参照信号と前記送信側が送信する送信データで変調された変調パルスとを含む通信信号を通信媒体より取得する通信信号取得ステップと、前記通信信号取得ステップで取得した通信信号を分割して第１の遅延前信号とし前記第１の遅延前信号を第１の遅延量だけ遅延して第１の遅延信号を出力する第１の遅延ステップと、前記通信信号と前記第１の遅延信号とにより第１の相関信号を生成する第１の相関信号生成ステップと、前記第１の相関信号生成ステップで生成した第１の相関信号を復調し前記送信データを取得する第１の復調ステップとを含み、前記通信信号取得ステップで取得した通信信号を前記相関信号生成ステップに入力するステップの流れと前記第１の遅延前信号から前記第１の遅延信号を生成し前記相関信号生成ステップに至るステップの流れの少なくとも一方に、前記第１の相関信号生成ステップに入力される通信信号の波形と第１の遅延信号の波形との相関が高くなる様に波形を変換する波形変換ステップを挿入する受信方法。
27. 前記通信信号取得ステップで取得した通信信号に対し、前記第１の遅延ステップと前記第１の相関信号生成ステップと前記波形変換ステップとの組を前記第１の遅延量をそれぞれ異なるように複数備え、さらに複数の相関信号生成ステップで生成した第１の相関信号を並直変換する並直変換ステップを含む請求項２６記載の受信方法。
28. 前記第１の相関信号の相関度合いを判定する第１の相関判定ステップをさらに含み、前記第１の相関判定ステップで判定した第１の相関度合いに基づいて前記第１の遅延ステップで前記第１の遅延量を変化させる請求項２６または請求項２７記載の受信方法。
29. 前記通信信号取得ステップで取得した通信信号を分割して第２の遅延前信号とし前記第２の遅延前信号を第２の遅延量だけ遅延して第２の遅延信号を出力する第２の遅延ステップと、前記通信信号と前記第２の遅延信号とにより第２の相関信号を生成する第２の相関信号生成ステップと、前記第２の相関信号生成ステップで生成した第２の相関信号を復調し前記第１の遅延量に関する情報を取得する第２の復調ステップとをさらに含み、前記第１の遅延ステップでは前記第２の復調ステップで取得した第１の遅延量に関する情報に基づいて前記第１の遅延量の初期値を設定する請求項２６乃至請求項２８のいずれかに記載の受信方法。
30. 前記第２の相関信号の相関度合いを判定する第２の相関判定ステップをさらに含み、前記第２の相関判定ステップで判定した第２の相関度合いに基づいて前記第２の遅延ステップで前記第２の遅延量を変化させる請求項２９記載の受信方法。
    
    

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