JP2006345189A - Device and method for super-wideband radio communication - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for ultra-wideband radio communication capable of high-speed communication while preventing the communication quality from deteriorating in a multipath environment. <P>SOLUTION: The ultra-wideband radio communication device is equipped with a transmission-side frequency generation section 2 which generates frequency data specifying a frequency varying in sequence, a pulse generation section 3 which generates pulses of the frequency specified by the frequency data, a signal modulation section 4 which modulates an input signal by using the pulses from the pulse generation section, a signal transmission section 5 which converts the modulated signal into a radio wave and transmits it, a signal reception section 6 which receives a direct wave of the transmitted radio wave and multipath radio waves and converts them into an electric signal, a linearly predictive analysis section 7 which applies a linearly predictive analysis to the signal from the signal reception section, a reception-side frequency generation section 8 which generates the same frequency data with the transmission-side frequency generation section, a direct wave component extraction section 9 which extracts a direct wave component having the frequency specified by the frequency data from the reception-side frequency generation section, and a signal demodulation section 10 which demodulates the extracted direct wave component. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、超広帯域無線通信(以下、「UWB(Ultra Wide Band)通信」という。)を行うための超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法に関し、特に通信時のマルチパスを抑制する技術に関する。   The present invention relates to an ultra-wideband radio communication apparatus and an ultra-wideband radio communication method for performing ultra-wideband radio communication (hereinafter referred to as “UWB (Ultra Wide Band) communication”), and in particular, a technique for suppressing multipath during communication. About.

従来、無線通信の方式のひとつとして、UWB通信が知られている。このUWB通信では、データを、例えば3〜10GHzの周波数を用いて、帯域幅を2GHz程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信が行われる。各周波数帯におけるデータの送信はノイズ程度の微弱な電波を使用して行われるため、同じ周波数帯を使用する無線機器と混信することがなく、消費電力も極めて少ないという特長を有する。   Conventionally, UWB communication is known as one of wireless communication methods. In this UWB communication, data is transmitted and received by spreading the data over a very wide frequency band of about 2 GHz using a frequency of 3 to 10 GHz, for example. Since data transmission in each frequency band is performed using weak radio waves such as noise, there is a feature that there is no interference with a wireless device using the same frequency band, and power consumption is extremely low.

ところで、一般に、無線通信ではマルチパスの影響を受けることは避けられず、UWB通信においても例外ではない。このようなマルチパスを抑制するための技術として、マルチパス成分が直交する特徴を利用し、相関を計算することによりマルチパス成分を抽出し、そのマルチパス成分を打ち消すことが行われている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、相関の計算には膨大な計算量が必要であり実時間性に乏しいので、通信に好適とはいえない。
松本知子、辻宏之、若菜弘充、大森慎悟、河野隆二、「UWB無線通信のための直交波形を用いたSuper-Orthogonal畳み込符号化に関する一検討」 2005年 電子情報通信学会総合大会 A−5−14
By the way, in general, it is inevitable that wireless communication is affected by multipath, and UWB communication is no exception. As a technique for suppressing such a multipath, a feature in which multipath components are orthogonal to each other is used, a multipath component is extracted by calculating a correlation, and the multipath component is canceled ( For example, refer nonpatent literature 1). However, the calculation of correlation requires an enormous amount of calculation and lacks real-time properties, and is not suitable for communication.
Tomoko Matsumoto, Hiroyuki Tsuji, Hiromitsu Wakana, Shingo Omori, Ryuji Kawano, "A Study on Super-Orthogonal Convolutional Coding Using Orthogonal Waveforms for UWB Wireless Communication" 2005 IEICE General Conference A-5 14

上述したようなUWB通信において、マルチパスによる通信品質の低下を防ぐ方法として、信号パルス間隔を大きく開けてガードタイムを取る方法および信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る方法とがある。   In UWB communication as described above, as a method of preventing deterioration in communication quality due to multipath, a method of taking a guard time by widening a signal pulse interval and a method of taking a signal pulse shape in a waveform orthogonal to each pulse, There is.

信号パルス間隔を大きく開けてガードタイムを取る方法では、通信速度の上限がガードタイムで決まってしまい、通信速度の向上を図れないという問題がある。また、信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る方法では、パルス波形が複雑なためにパルス送受信のための装置構成が複雑になり、単純な波形と簡易な送受信系により高速通信を実現するというUWB通信の本来のメリットが活かせなくなるという問題がある。   The method of taking a guard time by widening the signal pulse interval has a problem that the upper limit of the communication speed is determined by the guard time and the communication speed cannot be improved. In addition, the method of taking the shape of the signal pulse in a waveform that is orthogonal to each pulse complicates the device configuration for pulse transmission and reception due to the complexity of the pulse waveform. There is a problem that the original advantage of UWB communication that realizes the above cannot be utilized.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、マルチパス環境下での通信品質の劣化を防止して高速通信を可能とする超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an ultra-wideband radio communication apparatus and an ultra-wideband radio communication method that enable high-speed communication by preventing deterioration of communication quality in a multipath environment. It is to provide.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。請求項1の発明の超広帯域無線通信装置は、順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成部と、前記送信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成部と、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からのパルスを用いて変調する信号変調部と、前記信号変調部からの変調された信号を電波に変換して送信する信号送信部と、前記信号送信部から送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する信号受信部と、前記信号受信部からの信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析部と、前記送信側周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成部と、前記線形予測解析部から送られてくる直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、前記直接波成分抽出部で抽出された直接波成分を復調する信号復調部とを備えたことを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. An ultra-wideband wireless communication apparatus according to a first aspect of the present invention is a transmission-side frequency generation unit that generates frequency data that specifies sequentially changing frequencies, and a pulse that has a frequency specified by the frequency data from the transmission-side frequency generation unit. A pulse generation unit that generates a signal, a signal modulation unit that modulates an external input signal using a pulse from the pulse generation unit, and a modulated signal from the signal modulation unit is converted into a radio wave and transmitted. Performs linear prediction analysis on a signal transmission unit, a signal reception unit that receives a direct wave and a multipath wave transmitted from the signal transmission unit and converts them into an electrical signal, and a signal from the signal reception unit A linear prediction analysis unit that separates a direct wave component and a multipath component, and a reception side frequency that generates the same frequency data as the frequency data generated by the transmission side frequency generation unit A direct wave that extracts a direct wave component having a frequency specified by frequency data from the reception-side frequency generation unit from a direct wave component and a multipath component sent from the number generation unit and the linear prediction analysis unit A component extraction unit and a signal demodulation unit that demodulates the direct wave component extracted by the direct wave component extraction unit are provided.

請求項2の発明は、請求項1記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the ultra wideband wireless communication device according to the first aspect, the transmission-side frequency generation unit generates frequency data that specifies frequencies that sequentially change in a finite period, and the pulse generation unit A sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated by the transmission side frequency generation unit is generated, and the signal modulation unit uses an external input signal as a sine wave pulse from the pulse generation unit. Modulation.

請求項3の発明は、請求項1記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication apparatus according to the first aspect, the transmission-side frequency generation unit generates frequency data that specifies a frequency that sequentially changes in a quasi-cycle close to an infinite cycle, and the pulse The generation unit generates a sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated by the transmission side frequency generation unit, and the signal modulation unit converts an external input signal into a sine from the pulse generation unit. It modulates using a wave pulse.

請求項4の発明は、請求項3記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1およびf2を設定する送信側f1,f2設定部と、前記送信側f1,f2設定部で設定された周波数f1およびf2に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成部とを備え、
前記受信側周波数生成部は、前記送信側f1,f2設定部で設定される周波数f1およびf2と同じ周波数f1およびf2を設定する受信側f1,f2設定部と、前記受信側f1,f2設定部で設定された周波数f1およびf2に基づき前記送信側準周期周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成部とを備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication apparatus according to the third aspect, the transmission-side frequency generation unit sets frequencies f1 and f2 used to generate a frequency that sequentially changes in the quasi-period. A transmission-side f1, f2 setting unit, and a transmission-side quasi-periodic frequency generation unit that generates frequency data for designating frequencies that sequentially change in quasi-periods based on the frequencies f1 and f2 set by the transmission-side f1, f2 setting unit. With
The reception side frequency generation unit includes a reception side f1, f2 setting unit for setting the same frequencies f1 and f2 as the frequencies f1 and f2 set by the transmission side f1, f2 setting unit, and the reception side f1, f2 setting unit. And a reception-side quasi-periodic frequency generation unit that generates the same frequency data as the frequency data generated by the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit based on the frequencies f1 and f2 set in (1).

請求項5の発明は、請求項2または請求項3記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部と前記受信側周波数生成部とは、同期して動作することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the ultra wideband wireless communication device according to the second or third aspect, the transmission-side frequency generation unit and the reception-side frequency generation unit operate in synchronization.

請求項6の発明は、請求項2または請求項3記載の超広帯域無線通信装置において、前記信号変調部は、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成部からの正弦波パルスの位相を0度または180度に変化させる変調を行うことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication apparatus according to the second or third aspect, the signal modulation unit generates a sine wave pulse from the pulse generation unit in accordance with a value of an input signal from the outside. Modulation is performed to change the phase to 0 degrees or 180 degrees.

請求項7の発明の超広帯域無線通信方法は、順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成ステップと、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成ステップと、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成されたパルスを用いて変調する変調ステップと、前記変調ステップで変調された信号を電波に変換して送信する送信ステップと、前記送信ステップで送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する受信ステップと、前記受信ステップで得られた信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析ステップと、前記送信側周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成ステップと、前記線形予測解析ステップで分離された直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出ステップと、前記直接波成分抽出ステップで抽出された直接波成分を復調する復調ステップとを備えたことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an ultra-wideband wireless communication method comprising: a transmitting-side frequency generating step for generating frequency data specifying sequentially changing frequencies; and a frequency specified by the frequency data generated in the transmitting-side frequency generating step. A pulse generation step for generating a pulse, a modulation step for modulating an input signal from the outside using the pulse generated in the pulse generation step, and a signal modulated in the modulation step is converted into a radio wave and transmitted. Performing a linear predictive analysis on the signal obtained in the receiving step, the receiving step for receiving the direct wave and the multipath wave of the radio wave transmitted in the transmitting step and converting them into an electrical signal, and the signal obtained in the receiving step A linear prediction analysis step for separating the direct wave component and the multipath component by the transmission side frequency generation step, Frequency data generated in the reception-side frequency generation step from the reception-side frequency generation step that generates the same frequency data as the frequency data to be generated, and the direct wave component and multipath component separated in the linear prediction analysis step A direct wave component extracting step for extracting a direct wave component having a frequency designated by the above-mentioned method and a demodulating step for demodulating the direct wave component extracted in the direct wave component extracting step.

請求項8の発明は、請求項7記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成ステップは、前記周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the ultra-wideband wireless communication method according to claim 7, wherein the transmission-side frequency generation step generates frequency data designating a frequency that sequentially changes in a finite period, and the pulse generation step includes: A sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated in the frequency generation step is generated, and the modulation step uses an external input signal by using the sine wave pulse generated in the pulse generation step. It is characterized by modulating.

請求項9の発明は、請求項7記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成ステップは、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication method according to the seventh aspect, the transmitting-side frequency generation step generates frequency data designating a frequency that sequentially changes in a quasi-cycle close to an infinite cycle, and the pulse The generation step generates a sinusoidal pulse having a frequency specified by the frequency data generated in the transmission side frequency generation step, and the modulation step generates an input signal from the outside in the pulse generation step. It modulates using a sine wave pulse, It is characterized by the above-mentioned.

請求項10の発明は、請求項9記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1およびf2を設定する送信側f1,f2設定ステップと、
前記送信側f1,f2設定ステップで設定された周波数f1およびf2に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成ステップとを備え、前記受信側周波数生成ステップは、前記送信側f1,f2設定ステップで設定される周波数f1およびf2と同じ周波数f1およびf2を設定する受信側f1,f2設定ステップと、前記受信側f1,f2設定ステップで設定された周波数f1およびf2に基づき前記送信側準周期周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成ステップとを備えたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication method according to the ninth aspect, in the transmission side frequency generation step, frequencies f1 and f2 used to generate a frequency that sequentially changes in the quasi-period are set. Transmitting side f1, f2 setting step;
A transmission-side quasi-period frequency generation step for generating frequency data for designating frequencies that sequentially change in a quasi-period based on the frequencies f1 and f2 set in the transmission-side f1, f2 setting step, and the reception-side frequency generation step Are the receiving side f1, f2 setting step for setting the same frequencies f1 and f2 as the frequencies f1 and f2 set in the transmitting side f1, f2 setting step, and the frequency f1 set in the receiving side f1, f2 setting step. And a reception-side quasi-periodic frequency generation step for generating the same frequency data as the frequency data generated in the transmission-side quasi-periodic frequency generation step based on f2 and f2.

請求項11の発明は、請求項8または請求項9記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップと前記受信側周波数生成ステップとは、同期して動作することを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the ultra wideband wireless communication method according to the eighth or ninth aspect, the transmission-side frequency generation step and the reception-side frequency generation step operate in synchronization.

請求項12の発明は、請求項8または請求項9記載の超広帯域無線通信方法において、前記変調ステップは、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスの位相を0度または180度に変化させる変調を行うことを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the ultra-wideband wireless communication method according to the eighth or ninth aspect, the modulation step is a sinusoidal pulse generated in the pulse generation step in accordance with a value of an input signal from the outside. The modulation is performed to change the phase of the signal to 0 degree or 180 degrees.

本発明に係る超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法によれば、信号成分とマルチパス成分との分離に線形予測法を用いるように構成したので、単純な波形と簡易な送受信系を用いた上で、ガードタイムを最小限に縮めることができ、マルチパス環境下での通信品質の劣化を防止して高速通信が可能になる。   According to the ultra-wideband radio communication apparatus and the ultra-wideband radio communication method of the present invention, the linear prediction method is used to separate the signal component and the multipath component, so that a simple waveform and a simple transmission / reception system are used. In addition, the guard time can be reduced to a minimum, and communication quality can be prevented from degrading in a multipath environment, enabling high-speed communication.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る超広帯域無線通信装置(以下、「UWB通信装置」という)の構成を示すブロック図である。このUWB通信装置は、送信機として機能する送信側周期周波数生成部2、正弦波パルス生成部3、信号変調部4および信号送信部5と、受信機として機能する信号受信部6、線形予測解析部7、受信側周期周波数生成部8、直接波成分抽出部9および信号復調部10とから構成されている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an ultra-wideband wireless communication apparatus (hereinafter referred to as “UWB communication apparatus”) according to Embodiment 1 of the present invention. This UWB communication apparatus includes a transmission-side periodic frequency generation unit 2, a sine wave pulse generation unit 3, a signal modulation unit 4 and a signal transmission unit 5 that function as a transmitter, a signal reception unit 6 that functions as a receiver, and a linear prediction analysis. Unit 7, reception-side periodic frequency generation unit 8, direct wave component extraction unit 9, and signal demodulation unit 10.

送信側周期周波数生成部2は、本発明の送信側周波数生成部に対応し、例えば5周期や10周期といった有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する。具体的には、送信側周期周波数生成部2は、下式(1)に従って、周波数データを生成する。

Figure 2006345189
The transmission-side periodic frequency generation unit 2 corresponds to the transmission-side frequency generation unit of the present invention, and generates frequency data that designates a frequency that sequentially changes in a finite period, for example, 5 periods or 10 periods. Specifically, the transmission-side periodic frequency generation unit 2 generates frequency data according to the following equation (1).
Figure 2006345189

ここで、nmodNは、パルス番号n(n=1,2,3,・・・)を周期Nで除した余りを表す。これにより、周期Nで順次変化する周波数が得られる。この送信側周期周波数生成部2で生成された周波数データは、正弦波パルス生成部3に送られる。 Here, nmodN represents the remainder obtained by dividing the pulse number n (n = 1, 2, 3,...) By the period N. Thereby, the frequency which changes sequentially with the period N is obtained. The frequency data generated by the transmission-side periodic frequency generation unit 2 is sent to the sine wave pulse generation unit 3.

正弦波パルス生成部3は、本発明のパルス生成部に対応し、送信側周期周波数生成部2から送られてくる周波数データによって指示される周波数を有する正弦波パルス(正弦波一周期の有限時間波形)を生成する。この正弦波パルス生成部3で生成された正弦波パルスは、信号変調部4に送られる。   The sine wave pulse generation unit 3 corresponds to the pulse generation unit of the present invention, and has a sine wave pulse having a frequency indicated by the frequency data sent from the transmission-side periodic frequency generation unit 2 (a finite time of one sine wave period). Waveform). The sine wave pulse generated by the sine wave pulse generation unit 3 is sent to the signal modulation unit 4.

信号変調部4は、外部から、「1」と「0」とのビット列からなる時系列データとして送られてくる入力信号を、正弦波パルス生成部3から送られてくる正弦波パルスに基づいて、例えばバイフェーズ変調(bi-phase modulation)する。詳しくは、信号変調部4は、入力信号の「1」に対しては、図2(a)に示すような、正相信号である0度信号(sinwt)を用い、入力信号の「0」に対しては、図2(b)に示すような、逆相信号である180度信号(−sinwt)を用いて変調し、送信信号として信号送信部5に送る。   Based on the sine wave pulse sent from the sine wave pulse generation unit 3, the signal modulation unit 4 receives an input signal sent from the outside as time series data composed of bit strings of “1” and “0”. For example, bi-phase modulation is performed. Specifically, the signal modulation unit 4 uses a 0-degree signal (sinwt) that is a positive phase signal as shown in FIG. 2A for “1” of the input signal, and uses “0” of the input signal. 2 is modulated using a 180-degree signal (−sinwt) which is a reverse phase signal as shown in FIG. 2B, and is sent to the signal transmission unit 5 as a transmission signal.

信号送信部5は、例えばアンテナから構成されており、信号変調部4から送られてくる送信信号を電波に変換して送信する。したがって、この信号送信部5からは、図3(a)に示すように、時間の経過に従って周波数が順次変化する正弦波パルス、つまり信号成分f1、f2、f3、・・・が順次送信される。 The signal transmission unit 5 is composed of an antenna, for example, and converts the transmission signal transmitted from the signal modulation unit 4 into a radio wave and transmits it. Therefore, as shown in FIG. 3A, the signal transmission unit 5 sequentially receives sinusoidal pulses whose frequencies change sequentially with time, that is, signal components f 1 , f 2 , f 3 ,. Sent.

信号受信部6は、例えばアンテナから構成されており、信号送信部5から送信された正弦波パルスの直接波、つまり信号成分f1、f2、f3、・・・が順次受信されるとともに、各直接波から若干遅れてマルチパス波、つまりマルチパス成分r1、r2、r3、・・・が順次受信される。この信号受信部6で受信された信号成分f1、f2、f3、・・・およびマルチパス成分r1、r2、r3、・・・を含む信号は、受信信号として線形予測解析部7に送られる。 The signal receiving unit 6 includes, for example, an antenna, and receives direct waves of sine wave pulses transmitted from the signal transmitting unit 5, that is, signal components f 1 , f 2 , f 3 ,. A multipath wave, that is, multipath components r 1 , r 2 , r 3 ,... Are sequentially received with a slight delay from each direct wave. A signal including the signal components f 1 , f 2 , f 3 ,... And the multipath components r 1 , r 2 , r 3 ,. Sent to part 7.

線形予測解析部7は、信号受信部6から送られてくる受信信号に対し、線形予測(LPC:Linear Predictive Coding)解析方法を用いて線形予測解析を行い、周波数成分毎に、信号成分とマルチパス成分とを分離する。以下、線形予測解析部7で行われる線形予測解析方法を説明する。   The linear prediction analysis unit 7 performs linear prediction analysis on the received signal sent from the signal reception unit 6 using a linear prediction (LPC) analysis method, and for each frequency component, a signal component and a multi-value are analyzed. Separate path components. Hereinafter, a linear prediction analysis method performed by the linear prediction analysis unit 7 will be described.

線形予測解析方法では、電気信号などの時系列データ{x(n):n=0,1,2,・・・,W}に対し、以下の線形予測フィルタを考える。

Figure 2006345189
In the linear prediction analysis method, the following linear prediction filter is considered for time series data {x (n): n = 0, 1, 2,.
Figure 2006345189

ここで、ak(k=1,2,・・・,K)は予測係数と呼ばれる。この式(2)で用いられている考え方は多変量解析などで行われる回帰分析手法と同様であり、過去の時系列データからある時刻の時系列データを予測するものである。なお、Kは予測係数の項数または次数である。 Here, a k (k = 1, 2,..., K) is called a prediction coefficient. The concept used in this equation (2) is similar to the regression analysis method performed in multivariate analysis or the like, and predicts time-series data at a certain time from past time-series data. K is the number of terms or the order of the prediction coefficient.

このとき、未知の予測係数を求めるために、時系列データとその予測値との差を以下のように定義する。

Figure 2006345189
At this time, in order to obtain an unknown prediction coefficient, the difference between the time series data and the predicted value is defined as follows.
Figure 2006345189

未知の予測係数であるak(k=1,2,・・・,K)を求めるには、式(3)による計算結果が最小となるよう、以下のノルムIxを最小にするように決定することに帰着する。

Figure 2006345189
In order to obtain an unknown prediction coefficient a k (k = 1, 2,..., K), the following norm I x is minimized so that the calculation result according to Equation (3) is minimized. Decide on a decision.
Figure 2006345189

ここで、以下に示すak(k=1,2,・・・,K)の複素共役によるノルムIxの変分操作により、

Figure 2006345189
Here, by the variational operation of norm I x by the complex conjugate of a k (k = 1, 2,..., K) shown below,
Figure 2006345189

未知の予測係数ak(k=1,2,・・・,K)に関する連立一次方程式が導出される。この連立一次方程式を解くことにより、未知の予測係数ak(k=1,2,・・・,K)を決定することができる。 A simultaneous linear equation with respect to the unknown prediction coefficient a k (k = 1, 2,..., K) is derived. An unknown prediction coefficient a k (k = 1, 2,..., K) can be determined by solving the simultaneous linear equations.

予測係数ak(k=1,2,・・・,K)を係数とする多項式

Figure 2006345189
Polynomial with prediction coefficients a k (k = 1, 2,..., K) as coefficients
Figure 2006345189

を因数分解することにより得られる式

Figure 2006345189
An expression obtained by factoring
Figure 2006345189

の中でFkとして表されるのが複素周波数であり、Fkを実部と虚部に分けて、

Figure 2006345189
Is represented by F k as a complex frequency, and F k is divided into a real part and an imaginary part,
Figure 2006345189

と表現するものとする。 It shall be expressed as

このようにして得られる複素周波数のうち、実部fkが直接波の周波数と同じもの(直接波に用いる周波数の変化の順番は送信側と受信側とで同期されている)が直接波成分であり、その他のものがマルチパス成分である。以上のように、直接波成分とマルチパス成分とを分離することができる。この線形予測解析部7における解析結果は、直接波成分抽出部9に送られる。 Of the complex frequencies obtained in this way, the real part f k having the same frequency as that of the direct wave (the order of change in frequency used for the direct wave is synchronized between the transmitting side and the receiving side) is the direct wave component. And others are multipath components. As described above, the direct wave component and the multipath component can be separated. The analysis result in the linear prediction analysis unit 7 is sent to the direct wave component extraction unit 9.

受信側周期周波数生成部8の構成および動作は、上述した送信側周期周波数生成部2のそれらと同じであり、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、直接波成分抽出部9に送る。   The configuration and operation of the reception-side periodic frequency generation unit 8 are the same as those of the transmission-side periodic frequency generation unit 2 described above, generate frequency data specifying frequencies that change sequentially in a finite period, and extract direct wave components. Send to part 9.

受信側周期周波数生成部8は、送信側周期周波数生成部2と同期して動作するように制御される。この同期方法としては、周知の方法を用いることができる。例えば、通信を開始する前に、従来のUWB通信方法(詳細な説明は省略する)を用いて、受信側周期周波数生成部8と送信側周期周波数生成部2との間でネゴシエーションを行って同期させる方法を用いることができる。   The reception-side periodic frequency generation unit 8 is controlled to operate in synchronization with the transmission-side periodic frequency generation unit 2. As this synchronization method, a known method can be used. For example, before starting communication, a conventional UWB communication method (detailed description is omitted) is used to negotiate and synchronize between the reception-side periodic frequency generation unit 8 and the transmission-side periodic frequency generation unit 2. Can be used.

直接波成分抽出部9は、線形予測解析部7から送られてくる解析結果と、受信側周期周波数生成部8から送られてくる周波数データとに基づき、直接波成分を抽出する。   The direct wave component extraction unit 9 extracts a direct wave component based on the analysis result sent from the linear prediction analysis unit 7 and the frequency data sent from the reception-side periodic frequency generation unit 8.

すなわち、図4の複素周波数平面上に示すように、線形予測解析部7から解析結果として送られてくる複素周波数p1〜p4のうち、実部が、受信側周期周波数生成部8から送られてくる周波数データによって指定される周波数に一致するもの、つまりp1、p3、p4の中の1つが直接波成分として抽出される。この場合、抽出されたもの以外は、マルチパス成分とみなされる。この直接波成分抽出部9で抽出された直接波成分は、信号復調部10に送られる。 That is, as shown on the complex frequency plane of FIG. 4, the real part of the complex frequencies p 1 to p 4 sent from the linear prediction analysis unit 7 as the analysis result is sent from the reception-side periodic frequency generation unit 8. One corresponding to the frequency specified by the frequency data thus obtained, that is, one of p 1 , p 3 and p 4 is extracted as a direct wave component. In this case, anything other than the extracted one is regarded as a multipath component. The direct wave component extracted by the direct wave component extraction unit 9 is sent to the signal demodulation unit 10.

信号復調部10は、直接波成分抽出部9から送られてくる直接波成分が0度信号である場合は「1」、180度信号である場合は「0」を出力することにより復調を行う。この信号復調部10で復調された信号が、出力信号として外部に送られる。   The signal demodulating unit 10 performs demodulation by outputting “1” when the direct wave component sent from the direct wave component extracting unit 9 is a 0 degree signal and outputting “0” when the direct wave component is a 180 degree signal. . The signal demodulated by the signal demodulator 10 is sent to the outside as an output signal.

次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係るUWB通信装置の動作を図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the UWB communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

通信が開始されると、まず、送信側と受信側との同期化が行われる(ステップS11およびS21)。具体的には、例えば、従来のUWB通信方法を用いて受信側周期周波数生成部8と送信側周期周波数生成部2との間でネゴシエーションを行って、これらが同期して動作するように制御される。   When communication is started, first, the transmission side and the reception side are synchronized (steps S11 and S21). Specifically, for example, negotiation is performed between the reception-side periodic frequency generation unit 8 and the transmission-side periodic frequency generation unit 2 using a conventional UWB communication method, and these are controlled to operate in synchronization with each other. The

上記同期化が終了すると、次いで、送信側では、周波数データが生成される(ステップS12)。すなわち、送信側周期周波数生成部2は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、正弦波パルス生成部3に送る。次いで、正弦波パルスが生成される(ステップS13)。すなわち、正弦波パルス生成部3は、送信側周期周波数生成部2から送られてくる周波数データによって指示される周波数を有する正弦波パルスを生成し、信号変調部4に送る。   When the synchronization is completed, frequency data is then generated on the transmission side (step S12). That is, the transmission-side periodic frequency generation unit 2 generates frequency data that designates frequencies that sequentially change with a finite period, and sends the frequency data to the sine wave pulse generation unit 3. Next, a sine wave pulse is generated (step S13). That is, the sine wave pulse generation unit 3 generates a sine wave pulse having a frequency indicated by the frequency data transmitted from the transmission-side periodic frequency generation unit 2 and sends the sine wave pulse to the signal modulation unit 4.

次いで、変調が行われる(ステップS14)。具体的には、信号変調部4は、外部から送られてくる入力信号を、正弦波パルス生成部3から送られてくる正弦波パルスに基づいて、例えばバイフェーズ変調し、この変調した結果を送信信号として信号送信部5に送る。次いで、送信が行われる(ステップS15)。すなわち、信号送信部5は、信号変調部4から送られてくる送信信号を電波に変換して送信する。   Next, modulation is performed (step S14). Specifically, the signal modulation unit 4 performs, for example, biphase modulation on the input signal sent from the outside based on the sine wave pulse sent from the sine wave pulse generation unit 3, and the result of the modulation is obtained. The signal is sent to the signal transmitter 5 as a transmission signal. Next, transmission is performed (step S15). That is, the signal transmission unit 5 converts the transmission signal transmitted from the signal modulation unit 4 into a radio wave and transmits it.

受信側では、上述した同期化が終了すると、周波数データが生成される(ステップS22)。すなわち、受信側周期周波数生成部8は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データ、つまり送信側周期周波数生成部2で生成される周波数データと同じ周波数データを生成し、直接波成分抽出部9に送る。その後、受信を待つ待機状態に入る。この待機状態で、送信側から電波が送信されると、受信が行われる(ステップS23)。すなわち、信号受信部6は、信号送信部5から送信された正弦波パルスの直接波およびマルチパス波を受信し、信号成分f1、f2、f3、・・・およびマルチパス成分r1、r2、r3、・・・を含む信号を、受信信号として線形予測解析部7に送る。 On the receiving side, when the above-described synchronization is completed, frequency data is generated (step S22). That is, the reception-side periodic frequency generation unit 8 generates frequency data that specifies frequencies that sequentially change in a finite period, that is, frequency data that is the same as the frequency data generated by the transmission-side periodic frequency generation unit 2, and generates direct wave components. The data is sent to the extraction unit 9. After that, a standby state for waiting for reception is entered. When radio waves are transmitted from the transmission side in this standby state, reception is performed (step S23). That is, the signal receiving unit 6 receives the direct wave and the multipath wave of the sine wave pulse transmitted from the signal transmission unit 5, and receives the signal components f 1 , f 2 , f 3 ,... And the multipath component r 1. , R 2 , r 3 ,... Are sent to the linear prediction analysis unit 7 as received signals.

次いで、線形予測解析が行われる(ステップS24)。すなわち、線形予測解析部7は、信号受信部6から送られてくる受信信号に対して線形予測解析方法を用いて線形予測解析を行う。次いで、直接波抽出が行われる(ステップS25)。すなわち、直接波成分抽出部9は、線形予測解析部7から送られてくる解析結果と、受信側周期周波数生成部8から送られてくる周波数データとに基づき、直接波成分を抽出し、信号復調部10に送る。   Next, linear prediction analysis is performed (step S24). That is, the linear prediction analysis unit 7 performs linear prediction analysis on the received signal transmitted from the signal reception unit 6 using a linear prediction analysis method. Next, direct wave extraction is performed (step S25). That is, the direct wave component extraction unit 9 extracts a direct wave component based on the analysis result sent from the linear prediction analysis unit 7 and the frequency data sent from the reception-side periodic frequency generation unit 8, Send to demodulator 10.

次いで、復調が行われる(ステップS26)。すなわち、信号復調部10は、直接波成分抽出部9から送られてくる直接波成分が0度信号である場合は「1」を出力し、180度信号である場合は「0」を出力する復調を行い、この復調の結果を、出力信号として外部に送る。   Next, demodulation is performed (step S26). That is, the signal demodulator 10 outputs “1” when the direct wave component sent from the direct wave component extractor 9 is a 0 degree signal, and outputs “0” when it is a 180 degree signal. Demodulation is performed, and the result of this demodulation is sent to the outside as an output signal.

以上説明したように、本発明の実施例1に係るUWB通信装置によれば、信号成分とマルチパス成分との分離に線形予測解析法を用いて直接波成分を抽出することによりマルチパス成分を抑制するように構成したので、ガードタイムを大きく取る必要がない。その結果、ガードタイムを最小限に縮めることができるので、マルチパス環境下での高速通信が可能になる。   As described above, according to the UWB communication apparatus according to the first embodiment of the present invention, the multipath component is extracted by extracting the direct wave component using the linear prediction analysis method for separating the signal component and the multipath component. Since it is configured to suppress, it is not necessary to take a large guard time. As a result, the guard time can be reduced to the minimum, and high-speed communication in a multipath environment becomes possible.

また、情報を送信するために1周期の正弦波パルスを用いるように構成したので、信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る必要がなく、パルス波形が簡単であるので、パルス送受信のための構成が簡単になる。   In addition, since one cycle of sinusoidal pulse is used to transmit information, it is not necessary to take a signal pulse shape that is orthogonal to each pulse, and the pulse waveform is simple. A configuration for transmission and reception is simplified.

図6は、本発明の実施例2に係るUWB通信装置の構成を示すブロック図である。このUWB通信装置は、送信機として機能する送信側f1,f2設定部21、送信側準周期周波数生成部22、正弦波パルス生成部3、信号変調部4および信号送信部5と、受信機として機能する信号受信部6、線形予測解析部7、受信側f1,f2設定部31、受信側準周期周波数生成部32、直接波成分抽出部9および信号復調部10とから構成されている。   FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the UWB communication apparatus according to the second embodiment of the present invention. This UWB communication apparatus includes a transmission side f1, f2 setting unit 21, a transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22, a sine wave pulse generation unit 3, a signal modulation unit 4 and a signal transmission unit 5 that function as a transmitter, and a receiver. It comprises a functioning signal receiver 6, linear prediction analyzer 7, receiver f 1, f 2 setting unit 31, receiver quasi-periodic frequency generator 32, direct wave component extractor 9 and signal demodulator 10.

この実施例2に係るUWB通信装置は、図1に示した実施例1に係るUWB通信装置の送信側周期周波数生成部2が送信側f1,f2設定部21および送信側準周期周波数生成部22に置き換えられるとともに、受信側周期周波数生成部8が受信側f1,f2設定部31および受信側準周期周波数生成部32に置き換えられて構成されている。したがって、以下では、実施例1に係るUWB通信装置と同一の構成部分には、実施例1で使用した符号と同じ符号を付し、説明を省略または簡略化する。   In the UWB communication apparatus according to the second embodiment, the transmission-side periodic frequency generation unit 2 of the UWB communication apparatus according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 includes the transmission-side f1, f2 setting unit 21 and the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit 22. The reception-side periodic frequency generation unit 8 is replaced with a reception-side f1, f2 setting unit 31 and a reception-side quasi-periodic frequency generation unit 32. Therefore, below, the same code | symbol as the code | symbol used in Example 1 is attached | subjected to the component same as the UWB communication apparatus which concerns on Example 1, and description is abbreviate | omitted or simplified.

送信側f1,f2設定部21は、準周期(後述する)で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1,f2を設定する。この送信側f1,f2設定部21で設定された周波数f1,f2は、送信側準周期周波数生成部22に送られる。   The transmission side f1 and f2 setting unit 21 sets frequencies f1 and f2 used to generate a frequency that sequentially changes in a quasi-period (described later). The frequencies f1 and f2 set by the transmission side f1 and f2 setting unit 21 are sent to the transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22.

送信側準周期周波数生成部22は、送信側f1,f2設定部21で設定された周波数f1,f2に基づいて、無限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する。   Based on the frequencies f1 and f2 set by the transmission side f1 and f2 setting unit 21, the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit 22 generates frequency data that designates a frequency that sequentially changes in an infinite cycle.

なお、現実的にはハードウェア技術の制約により、実装上は、無限の周期の代わりに、1万周期や1億周期といった非常に長い周期である準周期が使用される。具体的には、送信側準周期周波数生成部22は、下式(7)に従って、周波数データを生成する。

Figure 2006345189
In reality, due to hardware technology restrictions, a quasi-cycle that is a very long cycle such as 10,000 cycles or 100 million cycles is used instead of an infinite cycle. Specifically, the transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22 generates frequency data according to the following equation (7).
Figure 2006345189

ここで、Qは有理数、f1およびf2は周波数、tは時間、w(t)は周波数の時間変化、Cは定数である。この送信側準周期周波数生成部22で生成された周波数データは、正弦波パルス生成部3に送られる。なお、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データは、例えば擬似乱数を用いて生成することもできる。 Here, Q is a rational number, f 1 and f 2 are frequency, t is time, w (t) is a time change of frequency, and C is a constant. The frequency data generated by the transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22 is sent to the sine wave pulse generation unit 3. Note that the frequency data that specifies the frequency that sequentially changes in the quasi-cycle can be generated using, for example, a pseudo-random number.

受信側f1,f2設定部31の構成および動作は、上述した送信側f1,f2設定部21のそれらと同じであり、準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1,f2を設定する。この受信側f1,f2設定部21で設定された周波数f1,f2は、受信側準周期周波数生成部32に送られる。   The configuration and operation of the reception side f1 and f2 setting unit 31 are the same as those of the transmission side f1 and f2 setting unit 21 described above, and the frequencies f1 and f2 that are used to generate frequencies that change sequentially in a quasi-cycle. Set. The frequencies f1, f2 set by the reception side f1, f2 setting unit 21 are sent to the reception side quasi-periodic frequency generation unit 32.

受信側準周期周波数生成部32の構成および動作は、上述した送信側準周期周波数生成部22のそれらと同じであり、受信側f1,f2設定部31で設定された周波数f1,f2に基づいて、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、直接波成分抽出部9に送る。この受信側準周期周波数生成部32は、送信側準周期周波数生成部22と同期して動作するように制御される。この同期方法としては、上述した周知の方法を用いることができる。   The configuration and operation of the reception-side quasi-periodic frequency generation unit 32 are the same as those of the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit 22 described above, and are based on the frequencies f1 and f2 set by the reception-side f1 and f2 setting unit 31. The frequency data specifying the frequency that sequentially changes in the quasi-cycle is generated and sent to the direct wave component extraction unit 9. The reception-side quasi-periodic frequency generation unit 32 is controlled to operate in synchronization with the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit 22. As this synchronization method, the known method described above can be used.

次に、上記のように構成される本発明の実施例2に係るUWB通信装置の動作を、図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図5のフローチャートに示した実施例1に係るUWB通信装置における処理と同一の処理を行うステップには、実施例1と同じ符号を付して説明を省略または簡略化する。   Next, the operation of the UWB communication apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that steps that perform the same processing as the processing in the UWB communication apparatus according to the first embodiment shown in the flowchart of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted or simplified.

通信の開始に先立って、まず、受信側と送信側に周波数f1,f2が設定される(ステップS10およびS20)。すなわち、ユーザによって送信側f1,f2設定部21を用いて設定された周波数f1,f2が、送信側準周期周波数生成部22に送られる。同様に、ユーザによって受信側f1,f2設定部31を用いて設定された周波数f1,f2が、受信側準周期周波数生成部32に送られる。   Prior to the start of communication, first, frequencies f1 and f2 are set on the receiving side and the transmitting side (steps S10 and S20). That is, the frequencies f 1 and f 2 set by the user using the transmission side f 1 and f 2 setting unit 21 are sent to the transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22. Similarly, the frequencies f 1 and f 2 set by the user using the reception side f 1 and f 2 setting unit 31 are sent to the reception side quasi-periodic frequency generation unit 32.

次いで、上述した実施例1に係るUWB通信装置と同様に、送信側と受信側との同期化が行われる(ステップS11およびS21)。その後、受信側では、周波数データが生成される(ステップS12)。   Next, the transmission side and the reception side are synchronized as in the UWB communication apparatus according to the first embodiment described above (steps S11 and S21). Thereafter, frequency data is generated on the receiving side (step S12).

すなわち、送信側準周期周波数生成部22は、送信側f1,f2設定部21から送られてくる周波数f1,f2に基づき、上述した式(7)に従って、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、正弦波パルス生成部3に送る。以下の処理は実施例1の場合と同じである。   That is, the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit 22 designates the frequency that sequentially changes in the quasi-period according to the above-described equation (7) based on the frequencies f1 and f2 sent from the transmission-side f1 and f2 setting unit 21. Frequency data is generated and sent to the sine wave pulse generator 3. The following processing is the same as that in the first embodiment.

一方、受信側では、周波数データが生成される(ステップS22)。すなわち、受信側準周期周波数生成部32は、受信側f1,f2設定部31から送られてくる周波数f1,f2に基づき、上述した式(7)に従って、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データ、つまり送信側準周期周波数生成部22で生成される周波数データと同じ周波数データを生成し、直接波成分抽出部9に送る。その後、受信を待つ待機状態に入る。以下の処理は実施例1の場合と同じである。   On the other hand, frequency data is generated on the receiving side (step S22). That is, the reception-side quasi-periodic frequency generation unit 32 designates the frequency that sequentially changes in the quasi-period according to the above-described equation (7) based on the frequencies f1 and f2 sent from the reception-side f1 and f2 setting unit 31. The frequency data, that is, the same frequency data as the frequency data generated by the transmission side quasi-periodic frequency generation unit 22 is generated and sent to the direct wave component extraction unit 9. After that, a standby state for waiting for reception is entered. The following processing is the same as that in the first embodiment.

以上説明したように、本発明の実施例1に係るUWB通信装置によれば、実施例1に係るUWB通信装置と同様の効果を奏する。   As described above, according to the UWB communication apparatus according to the first embodiment of the present invention, the same effect as the UWB communication apparatus according to the first embodiment is obtained.

本発明は、マルチパス環境下での高速通信を可能とするUSB通信に適用可能である。   The present invention is applicable to USB communication that enables high-speed communication in a multipath environment.

本発明の実施例1に係るUWB通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the UWB communication apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るUWB通信装置において行われる変調を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modulation performed in the UWB communication apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るUWB通信装置において送受信される信号成分およびマルチパス成分の周波数と時間の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the frequency of the signal component and multipath component which are transmitted / received in the UWB communication apparatus which concerns on Example 1 of this invention, and time. 本発明の実施例1に係るUWB通信装置の直接波成分抽出部の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the direct wave component extraction part of the UWB communication apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るUWB通信装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the UWB communication apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るUWB通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the UWB communication apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係るUWB通信装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the UWB communication apparatus which concerns on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 送信側周期周波数生成部
3 正弦波パルス生成部
4 信号変調部
5 信号送信部
6 信号受信部
7 線形予測解析部
8 受信側周期周波数生成部
9 直接波成分抽出部
10 信号復調部
21 送信側f1,f2設定部
22 送信側準周期周波数生成部
31 受信側f1,f2設定部
32 受信側準周期周波数生成部
2 Transmission Side Periodic Frequency Generation Unit 3 Sine Wave Pulse Generation Unit 4 Signal Modulation Unit 5 Signal Transmission Unit 6 Signal Reception Unit 7 Linear Prediction Analysis Unit 8 Reception Side Periodic Frequency Generation Unit 9 Direct Wave Component Extraction Unit 10 Signal Demodulation Unit 21 Transmission Side f1, f2 setting unit 22 transmitting side quasi-periodic frequency generating unit 31 receiving side f1, f2 setting unit 32 receiving-side quasiperiodic frequency generating unit

Claims (12)

順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成部と、
前記送信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成部と、
外部からの入力信号を、前記パルス生成部からのパルスを用いて変調する信号変調部と、
前記信号変調部からの変調された信号を電波に変換して送信する信号送信部と、
前記信号送信部から送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する信号受信部と、
前記信号受信部からの信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析部と、
前記送信側周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成部と、
前記線形予測解析部から送られてくる直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、
前記直接波成分抽出部で抽出された直接波成分を復調する信号復調部と、
を備えたことを特徴とする超広帯域無線通信装置。
A transmission-side frequency generation unit that generates frequency data that specifies sequentially changing frequencies;
A pulse generator for generating a pulse having a frequency specified by frequency data from the transmission-side frequency generator;
A signal modulation unit that modulates an external input signal using a pulse from the pulse generation unit;
A signal transmission unit that converts the modulated signal from the signal modulation unit into a radio wave and transmits the radio wave;
A signal receiving unit that receives a direct wave and a multipath wave of the radio wave transmitted from the signal transmitting unit and converts them into an electrical signal;
A linear prediction analysis unit that separates a direct wave component and a multipath component by performing linear prediction analysis on a signal from the signal receiving unit;
A reception-side frequency generation unit that generates the same frequency data as the frequency data generated by the transmission-side frequency generation unit;
A direct wave component extraction unit that extracts a direct wave component having a frequency specified by frequency data from the reception-side frequency generation unit from the direct wave component and multipath component transmitted from the linear prediction analysis unit;
A signal demodulator that demodulates the direct wave component extracted by the direct wave component extractor;
An ultra-wideband wireless communication device comprising:
前記送信側周波数生成部は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項1記載の超広帯域無線通信装置。
The transmission-side frequency generation unit generates frequency data specifying a frequency that sequentially changes in a finite period,
The pulse generation unit generates a sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated by the transmission-side frequency generation unit,
The ultra-wideband wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the signal modulation unit modulates an external input signal using a sine wave pulse from the pulse generation unit.
前記送信側周波数生成部は、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項1記載の超広帯域無線通信装置。
The transmission-side frequency generation unit generates frequency data that designates a frequency that sequentially changes in a quasi-cycle close to an infinite cycle,
The pulse generation unit generates a sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated by the transmission-side frequency generation unit,
The ultra-wideband wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the signal modulation unit modulates an external input signal using a sine wave pulse from the pulse generation unit.
前記送信側周波数生成部は、
前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1およびf2を設定する送信側f1,f2設定部と、
前記送信側f1,f2設定部で設定された周波数f1およびf2に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成部とを備え、
前記受信側周波数生成部は、
前記送信側f1,f2設定部で設定される周波数f1およびf2と同じ周波数f1およびf2を設定する受信側f1,f2設定部と、
前記受信側f1,f2設定部で設定された周波数f1およびf2に基づき前記送信側準周期周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項3記載の超広帯域無線通信装置。
The transmission-side frequency generator is
Transmitting side f1, f2 setting unit for setting the frequencies f1 and f2 used to generate the frequency that sequentially changes in the quasi-cycle;
A transmission-side quasi-periodic frequency generation unit that generates frequency data specifying frequencies that sequentially change in a quasi-period based on the frequencies f1 and f2 set by the transmission-side f1, f2 setting unit,
The reception-side frequency generation unit is
Receiving side f1, f2 setting unit for setting the same frequencies f1 and f2 as the frequencies f1 and f2 set by the transmitting side f1, f2 setting unit,
A reception-side quasi-periodic frequency generation unit that generates the same frequency data as the frequency data generated by the transmission-side quasi-periodic frequency generation unit based on the frequencies f1 and f2 set by the reception-side f1, f2 setting unit;
The ultra-wideband wireless communication apparatus according to claim 3, further comprising:
前記送信側周波数生成部と前記受信側周波数生成部とは、同期して動作することを特徴とする請求項2または請求項3記載の超広帯域無線通信装置。   4. The ultra wideband wireless communication apparatus according to claim 2, wherein the transmission side frequency generation unit and the reception side frequency generation unit operate in synchronization. 前記信号変調部は、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成部からの正弦波パルスの位相を0度または180度に変化させる変調を行うことを特徴とする請求項2または請求項3記載の超広帯域無線通信装置。   The said signal modulation part performs the modulation | alteration which changes the phase of the sine wave pulse from the said pulse generation part to 0 degree | times or 180 degree | times according to the value of the input signal from the outside. Item 4. The ultra-wideband wireless communication device according to Item 3. 順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成ステップと、
前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成ステップと、
外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成されたパルスを用いて変調する変調ステップと、
前記変調ステップで変調された信号を電波に変換して送信する送信ステップと、
前記送信ステップで送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する受信ステップと、
前記受信ステップで得られた信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析ステップと、
前記送信側周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成ステップと、
前記線形予測解析ステップで分離された直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出ステップと、
前記直接波成分抽出ステップで抽出された直接波成分を復調する復調ステップ
とを備えたことを特徴とする超広帯域無線通信方法。
A transmission-side frequency generation step for generating frequency data for designating sequentially changing frequencies;
A pulse generation step of generating a pulse having a frequency specified by the frequency data generated in the transmission side frequency generation step;
A modulation step of modulating an external input signal using the pulse generated in the pulse generation step;
A transmission step of converting the signal modulated in the modulation step into a radio wave and transmitting it;
A reception step of receiving the direct wave and the multipath wave of the radio wave transmitted in the transmission step and converting them into an electrical signal;
A linear prediction analysis step for separating a direct wave component and a multipath component by performing a linear prediction analysis on the signal obtained in the reception step;
A reception-side frequency generation step for generating the same frequency data as the frequency data generated in the transmission-side frequency generation step;
A direct wave component extraction step for extracting a direct wave component having a frequency specified by the frequency data generated in the reception side frequency generation step from the direct wave component and the multipath component separated in the linear prediction analysis step; ,
And a demodulating step for demodulating the direct wave component extracted in the direct wave component extracting step.
前記送信側周波数生成ステップは、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成ステップは、前記周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項7記載の超広帯域無線通信方法。
The transmission-side frequency generation step generates frequency data specifying a frequency that sequentially changes in a finite period,
The pulse generation step generates a sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated in the frequency generation step,
8. The ultra-wideband wireless communication method according to claim 7, wherein the modulating step modulates an external input signal using the sine wave pulse generated in the pulse generating step.
前記送信側周波数生成ステップは、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成ステップは、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項7記載の超広帯域無線通信方法。
The transmission-side frequency generation step generates frequency data specifying a frequency that sequentially changes in a quasi-cycle close to an infinite cycle,
The pulse generation step generates a sine wave pulse having a frequency specified by the frequency data generated in the transmission side frequency generation step,
8. The ultra-wideband wireless communication method according to claim 7, wherein the modulating step modulates an external input signal using the sine wave pulse generated in the pulse generating step.
前記送信側周波数生成ステップは、
前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数f1およびf2を設定する送信側f1,f2設定ステップと、
前記送信側f1,f2設定ステップで設定された周波数f1およびf2に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成ステップとを備え、
前記受信側周波数生成ステップは、
前記送信側f1,f2設定ステップで設定される周波数f1およびf2と同じ周波数f1およびf2を設定する受信側f1,f2設定ステップと、
前記受信側f1,f2設定ステップで設定された周波数f1およびf2に基づき前記送信側準周期周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項9記載の超広帯域無線通信方法。
The transmission side frequency generation step includes:
A transmission side f1, f2 setting step for setting the frequencies f1 and f2 used to generate a frequency that changes sequentially in the quasi-cycle;
A transmission side quasi-period frequency generation step for generating frequency data for designating frequencies that sequentially change in a quasi-period based on the frequencies f1 and f2 set in the transmission side f1, f2 setting step,
The reception side frequency generation step includes:
Receiving side f1, f2 setting step for setting the same frequencies f1 and f2 as the frequencies f1 and f2 set in the transmitting side f1, f2 setting step;
A reception-side quasi-periodic frequency generation step for generating the same frequency data as the frequency data generated in the transmission-side quasi-periodic frequency generation step based on the frequencies f1 and f2 set in the reception-side f1, f2 setting step;
The ultra-wideband wireless communication method according to claim 9, further comprising:
前記送信側周波数生成ステップと前記受信側周波数生成ステップとは、同期して動作することを特徴とする請求項8または請求項9記載の超広帯域無線通信方法。   The ultra-wideband wireless communication method according to claim 8 or 9, wherein the transmission-side frequency generation step and the reception-side frequency generation step operate synchronously. 前記変調ステップは、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスの位相を0度または180度に変化させる変調を行うことを特徴とする請求項8または請求項9記載の超広帯域無線通信方法。

The modulation step performs modulation for changing the phase of the sine wave pulse generated in the pulse generation step to 0 degree or 180 degrees according to the value of an input signal from the outside. The ultra-wideband wireless communication method according to claim 9.

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