JP4409283B2

JP4409283B2 - 通信装置および通信方法

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Publication number: JP4409283B2
Application number: JP2003435279A
Authority: JP
Inventors: 洋人井上; 茂美倉島; 卓也内山
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: US7729405B2; US20050141595A1; JP2005197795A

Description

本発明は、通信装置および通信方法に関する。

最近、高速な無線伝送技術の検討・開発が進められており、その１つの例がＵＷＢ（ウルトラ・ワイド・バンド）と呼ばれる方式である。これは、比帯域２０％以上または帯域５００ＭＨｚ以上の超高帯域な周波数帯域を利用して、データを５００ＭＨｚ以上の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うことにより高速データ伝送を実現する無線通信方式である。

ＵＷＢでは、数１００ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なう。その占有帯域幅は、無線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。しかし、ＵＷＢなどの超広帯域の無線システムの中で、搬送波なしで超短パルスを送信するインパルスラジオ方式では、データの相関を取るときにデータと相関信号を同期させるタイミングが難しいという問題がある。このような問題を解決する従来技術として特許文献１記載の無線通信システムが提案されている。

特許文献１記載の無線通信システムは、所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置を設け、この基準パルス信号の到達範囲に存在する無線通信装置によって無線ネットワークが構築するというものである。

特開２００３−２３４６９１号公報

しかしながら、特許文献１記載の無線通信システムでは、所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置を設け、該基準パルス信号に送受信回路を共に同期させるようにしているが、タイミング発生装置などの外部付加装置が高価であるという問題がある。

また、インパルスラジオ方式では、信号を受信してデータを抽出する際に、ノイズなどの影響を排除して希望信号だけを取り出すのが非常に難しいという問題がある。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立ができる通信装置および通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、請求項１に記載のように、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置において、送信機から送信信号を受信するアンテナと、前記アンテナから受信した送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出する同期パルス検出手段と、前記同期パルスに基づいて同期処理を行う同期処理手段とを備えることを特徴とする。請求項１記載の発明によれば、送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出して同期処理を行うので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立を行うことができる。

また、本発明の通信装置は、請求項２に記載のように、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置において、送信機から送信信号を受信するアンテナと、前記アンテナから受信した送信信号の中から非線形の関数により決定されたパルス列からなる同期パルスを検出する同期パルス検出手段と、前記同期パルスに基づいて同期処理を行う同期処理手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１記載の通信装置において、更に、前記同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする。請求項２記載の発明によれば、同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。これにより、通信装置が、受信可能エリア内に多数存在した場合でも混信を回避できる。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１記載の通信装置において、更に、前記同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする。請求項３記載の発明によれば、同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネル設定を行うことができる。これにより、通信装置が、受信可能エリア内に多数存在した場合でも混信を回避できる。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項１記載の通信装置において、更に、前記同期パルスのパルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする。請求項４記載の発明によれば、同期パルスのパルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。

また、本発明は、請求項５に記載のように、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信装置において、前記アンテナは、狭帯域アンテナと、広帯域アンテナとを含み、前記通信装置は更に、受信信号に応じて前記狭帯域アンテナと前記広帯域アンテナを選択的に切替える切替手段を備えることを特徴とする。請求項５記載の発明によれば、例えばチャンネル確立までは狭帯域アンテナを用いて送信周波数帯域を限定し、チャンネル確立後は広帯域アンテナを用いて送信周波数を限定しないでデータを受信することにより、送受信間のチャンネルを適合させることができる。

また、本発明は、請求項６に記載のように、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の通信装置において、更に、同期確立後、前記受信信号を所定時間受信しない場合、前記受信信号の相関を取るために出力される相関信号を停止し、前記同期パルスを待つポーリング信号に変える制御手段を備えることを特徴とする。請求項６記載の発明によれば、消費電流の低減を図ることができる。

また、本発明の通信装置は、請求項７に記載のように、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置において、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを発生させる同期パルス発生手段と、前記同期パルスを送信するアンテナとを備えることを特徴とする。請求項７記載の発明によれば、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを送信するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立を行うことができる。

また、本発明は、請求項８に記載のように、請求項７記載の通信装置において、前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルスを発生することを特徴とする。請求項８記載の発明によれば、送受信間でチャンネルを設定する際に、チャンネルに応じた周期の同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなくチャンネル設定ができる。

また、本発明は、請求項９に記載のように、請求項７記載の通信装置において、前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生することを特徴とする。請求項９記載の発明によれば、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。

また、本発明は、請求項１０に記載のように、請求項７記載の通信装置において、前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生することを特徴とする。請求項１０記載の発明によれば、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。

また、本発明は、請求項１１に記載のように、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の通信装置において、前記アンテナは、狭帯域アンテナと、広帯域アンテナとを含み、前記通信装置は更に、送信する信号に応じて前記狭帯域アンテナおよび前記広帯域アンテナを選択的に切替える切替手段を備えることを特徴とする。請求項１１記載の発明によれば、例えばチャンネル確立までは狭帯域アンテナを用いて送信周波数帯域を限定し、チャンネル確立後は広帯域アンテナを用いて送信周波数を限定しないでデータを受信することにより、送受信間のチャンネルを適合させることができる。

また、本発明の通信方法は、請求項１２に記載のように、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信方法において、送信機から送信信号を受信する受信ステップと、前記送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出する同期パルス検出ステップと、前記同期パルスに基づいて同期処理を行う同期処理ステップとを有することを特徴とする。請求項１２記載の発明によれば、送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出して同期処理を行うので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立ができる。

また、本発明は、請求項１３に記載のように、請求項１２記載の通信方法において、更に、前記同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする。請求項１３記載の発明によれば、同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定できるので、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。これにより、通信装置が、受信可能エリア内に多数存在した場合でも混信を回避できる。

また、本発明は、請求項１４に記載のように、請求項１２記載の通信方法において、更に、前記同期パルスの周期パターンの違いにより送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする。請求項１４記載の発明によれば、同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネル設定を行うことができる。

また、本発明は、請求項１５に記載のように、請求項１２記載の通信方法において、前記通信方法は更に、前記同期パルスのパルスの数の違いにより送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする。請求項１５記載の発明によれば、同期パルスのパルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。

また、本発明は、請求項１６に記載のように、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の通信方法において、更に、受信信号に応じて狭帯域アンテナと広帯域アンテナを選択的に切替える切替ステップを有することを特徴とする。請求項１６記載の発明によれば、送受信間のチャンネルを適合させることができる。

また、本発明は、請求項１７に記載のように、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の通信方法において、更に、同期確立後、前記受信信号を所定時間受信しない場合、前記受信信号の相関を取るために出力される相関信号を停止し、前記同期パルスを持つポーリング信号に変えるステップを有することを特徴とする。請求項２３記載の発明によれば、消費電流の低減を図ることができる。

また、本発明の通信方法は、請求項１８に記載のように、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信方法において、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを発生させる同期パルス発生ステップと、前記同期パルスを送信する送信ステップとを有することを特徴とする。請求項１８記載の発明によれば、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを送信するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立を行うことができる。

また、本発明は、請求項１９に記載のように、請求項１８記載の通信方法において、前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルスを発生することを特徴とする。請求項１９記載の発明によれば、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなくチャンネルの設定ができる。

また、本発明は、請求項２０に記載のように、請求項１８記載の通信方法において、前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生することを特徴とする。請求項２０記載の発明によれば、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなくチャンネルの設定ができる。

また、本発明は、請求項２１に記載のように、請求項１８記載の通信方法において、前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生することを特徴とする。請求項２１記載の発明によれば、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなくチャンネルの設定ができる。

また、本発明は、請求項２２に記載のように、請求項１８から請求項２１のいずれか一項に記載の通信方法において、更に、送信する信号に応じて狭帯域アンテナおよび広帯域アンテナを選択的に切替える切替ステップを有することを特徴とする。請求項２２記載の発明によれば、送受信間のチャンネルを適合させることができる。

本発明によれば、外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立ができる通信装置および通信方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

まず、送信機について説明する。図１は本実施例に係る送信機のブロック図である。図１に示すように、送信機１０は、ＣＰＵ１１、クロック発信回路１２、相関パルスタイミング生成回路１３、同期パルス発生回路１４、高速パルス発生回路１５、バンドパスフィルタ１６、アンテナアレー回路１７、１ｃｈ用アンテナ１８、２ｃｈ用アンテナ１９、３ｃｈ用アンテナ２０、全帯域カバー時アンテナ２１を備える。

送信機１０は、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置であり、ＣＰＵ１１の統括的なコントロールの下で、受信機４０との間で情報通信を実現することができる。この送信機１０は、冗長性の高い周期の長い同期パルス（スタートパルス）を受信機４０に送信する。この冗長性の高い周期の長い同期パルスは、データパルスよりも周期が長ければよい。受信機４０側では、この冗長性の高い周期の長い同期パルスに基づき同期処理を行う。また、送信機１０は、冗長性の高い周期の長い同期パルスに代えて非線形の関数により決定されたパルス列を同期パルスとして受信機４０に送信するようにしてもよい。受信機４０側では、この非線形の関数により決定されたパルス列に基づき同期処理を行う。

ＣＰＵ１１は、タイマ回路１１１を備え、図示省略する情報記憶部に格納されている動作手順命令（プログラム・コード）を実行することにより無線通信に関する装置動作を制御する。このＣＰＵ１１はキーボード等の機器から供給されたデータを受信機４０に送信する処理を制御する。なお、送信機１０が送信するデータはどのようなデータであってもよい。

クロック発信回路１２は、ＣＰＵ１１のタイマ回路１１１を参照してクロックパルスを生成し、このクロックパルスを相関パルスタイミング生成回路１３に出力する。相関パルスタイミング生成回路１３は、クロック発信回路１２からのクロック信号に基づき相関パルス信号を生成し、この相関パルス信号を高速パルス発生回路１５へ出力する。

同期パルス発生回路１４は、ＣＰＵ１４からの指令に基づき冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルス信号または非線形の関数により決定されたパルス列からなる同期パルス信号を発生させる。また、これらの同期パルスを用いて送受信間のチャンネル設定を行う際には、同期パルス発生回路１４は、ＣＰＵ１１からの指令に基づき送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルス、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルス、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルス、または送受信間で設定するチャンネルに応じた非線形の関数により決定されたパルス列からなる同期パルスなどの同期パルスを発生させる。

高速パルス発生回路１５は、相関パルスタイミング生成回路１３からの相関パルス信号およびＣＰＵ１１からのデータ信号に基づきデータパルス信号を発生させる。このデータパルス信号は同期パルス信号の後に送られる。バンドパスフィルタ１６は、同期パルス発生回路１４および高速パルス発生回路１５からの同期パルス信号およびデータパルス信号の不要成分を除去して送信信号にする。バンドパスフィルタ１６の出力はアンテナ１８〜２１に供給され、空中に放射される。

１ｃｈ用アンテナ１８、２ｃｈ用アンテナ１９、３ｃｈ用アンテナ２０は、狭帯域アンテナである。狭帯域アンテナは、例えば、同期パルスやチャンネル設定などの低容量の情報を送るときに用いるアンテナである。全帯域カバー時アンテナ２１は、全帯域をカバーし、データなど高速大容量の情報を送るときに用いるアンテナである。この全帯域カバー時アンテナ２１が特許請求の範囲における広帯域アンテナに相当する。

アンテナアレー回路１７は、アンテナ切り替えスイッチ１７１を備え、ＣＰＵ１１からの指令に基づきアンテナ切替えスイッチ１７１を用いて、１ｃｈ用アンテナ１８、２ｃｈ用アンテナ１９、３ｃｈ用アンテナ２０、全帯域カバー時アンテナ２１の中から任意のアンテナを切替えて無線通信を行うことができる。ＣＰＵ１１は、送信する信号に応じてアンテナ切替えスイッチ１７１でアンテナを選択的に切替え、チャンネル確立までは送信周波数帯域を限定するため狭帯域アンテナ１８〜２０に切り替え、チャンネル確立後はデータなどの高速大容量の情報を送信するため全帯域カバー時アンテナ２１に切り替える。

ＣＰＵ１１が特許請求の範囲における切替え手段に、同期パルス発生回路１４が特許請求の範囲における同期パルス発生手段にそれぞれ相当する。

次に、受信機４０について説明する。図２は、本実施例に係る受信機４０のブロック図である。図２に示すように、受信機４０は、１ｃｈ用アンテナ４１、２ｃｈ用アンテナ４２、３ｃｈ用アンテナ４３、全帯域カバー時アンテナ４４、アンテナアレー回路４５、広帯域アンプ４６、パルス伸長回路４７、ＣＰＵ４８、クロック発信回路４９、タイミング生成回路５０、相関回路５１、データ変換回路５２を備える。

受信機４０は、インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置であり、送信機１０から同期パルスおよびデータパルスを含む受信信号を受信する。アンテナ４１〜４４は、送信機１０から送信信号を受信するアンテナである。１ｃｈ用アンテナ４１、２ｃｈ用アンテナ４２、３ｃｈ用アンテナ４３は、チャンネル設定などの低容量の情報を得るときに用いる狭帯域アンテナである。全帯域カバー時アンテナ４４は、全帯域をカバーし、データなど高速大容量の情報を受けるときに用いるアンテナである。この全帯域カバー時アンテナ４４が特許請求の範囲における広帯域アンテナに相当する。

アンテナアレー回路４５は、アンテナ切り替えスイッチ４５１を備える。ＣＰＵ４８は、受信信号に応じてアンテナ切替えスイッチ４５１でアンテナを選択的に切替え、チャンネル確立までは送信周波数帯域を限定するため狭帯域アンテナ４１〜４３に切り替え、チャンネル確立後はデータなどの高速大容量の情報を送信するため全帯域カバー時アンテナ４４に切り替えて無線通信を行う。広帯域アンプ４６は、アンテナ４１〜４４を介して受信した受信信号を増幅する。

パルス伸長回路４７は、広帯域アンプ４６により増幅された受信信号に対してパルス伸長を行う。ＣＰＵ４８は、図示省略する情報記憶部に格納されている動作手順命令（プログラム・コード）を実行することにより無線通信に関する装置動作を制御する。ＣＰＵ４８は、タイマ回路４８１を備える。また、ＣＰＵ４８は同期パルスに基づいて同期処理を行う。また、ＣＰＵ４８は、同期パルスに応じて送受信間のチャンネルを設定する。詳細は後述する。また、ＣＰＵ４８は、同期確立後、受信機１０からの受信信号を所定時間受信しない場合、タイミング生成回路５０から受信信号の相関を取るために出力される相関パルス信号を停止し、同期パルスを待つポーリング信号に変える。

クロック発信回路４９は、タイマ回路４８１を参照してクロックパルスを生成する。タイミング生成回路５０は、クロック発信回路４９からのクロック信号に基づき同期検出パルス信号および相関パルス信号を生成し、これらを相関回路５１に出力する。

相関回路５１は、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスまたは非線形の関数により決定されたパルス列からなる同期パルスと同期検出パルスとの同期を検出する。また、相関回路５１は、タイミング生成回路５０からの相関パルス信号に基づき受信データを復号生成する。データ変換回路５２は、受信データを所定の形式に変換する。

なお、ＣＰＵ４８が特許請求の範囲における同期処理手段、チャンネル設定手段切替手段および制御手段に、相関回路５１が特許請求の範囲における同期パルス検出手段にそれぞれ相当する。

次に受信機４０の同期検出処理について説明する。図３（ａ）は受信機の受信信号、（ｂ）は受信機側の同期信号の一例を示す図である。図３では、同期パルスとして、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを用いた例について説明する。送信機１０は、送信データの前に置かれた冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを送信する。

受信機４０は、この同期パルスを受信したら、タイミング生成回路５０が同期検出パルスを出して相関回路５１は、同期パルスと同期検出パルスの相関を確認する。相関回路５１は、連続してｎ回一致を見たら、タイミング生成回路５０は、同期パルスのダウンエッジに合わせて相関パルスを出す。相関回路５１は、この相関パルスでデータを読む。これにより、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立を行うことができる。なお、図３では同期パルスとして冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを用いた例について説明したが、同期パルスとして非線形の関数により決定されたパルス列からなる同期パルスを用いるようにしてもよい。

次に、送受信間のチャンネル設定について説明する。図４は（ａ）は１チャンネルの受信信号、同図（ｂ）は１チャンネルの受信機側の同期信号、同図（ｃ）は２チャンネルの受信信号、同図（ｄ）は２チャンネルの受信機側の同期信号をそれぞれ示す図である。以下では、同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネル設定を行う例について説明する。

同図（ｂ）に示すように、ＣＰＵ４８は、相関回路５１で同期パルスと３回連続で相関が取れた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１で１ｃｈ用アンテナ４１に切替えて１チャンネルにチャンネルを設定し、同図（ｄ）に示すように、ＣＰＵ４８は、相関回路５１で同期パルスと２回連続で相関が取れた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１で２ｃｈ用アンテナ４２に切替えて２チャンネルにチャンネルを設定する。このように、同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネルの設定を行うことができる。

次に他のチャンネル設定例について説明する。図５は他のチャンネル設定例について説明するための図であって、同図（ａ）は１チャンネルの受信信号、同図（ｂ）は１チャンネルの受信機側の同期信号、同図（ｃ）は２チャンネルの受信信号、同図（ｄ）は２チャンネルの受信機側の同期信号をそれぞれ示す図である。図５では、同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定する例について説明する。

ＣＰＵ４８は、同図（ｂ）に示すように、相関回路５１で同期パルスと３回連続で相関が取れたのち２回連続相関がとれた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１で１ｃｈ用アンテナ４１に切替えてチャンネルを１チャンネルに設定する。ＣＰＵ４８は、同図（ｄ）に示すように、相関回路５１で同期パルスと２回連続で相関がとれたのち３回連続で相関が取れた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１で２ｃｈ用アンテナ４２に切替えてチャンネルを２チャンネルに設定する。このように、同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定するようにしたので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネル設定を行うことができる。

次に、他のチャンネル設定例について説明する。図６は他のチャンネル設置例について説明するための図であり、同図（ａ）は１チャンネルの受信信号、同図（ｂ）は１チャンネルの受信機側同期信号、同図（ｃ）は２チャンネルの受信信号、同図（ｄ）は受信機側同期信号をそれぞれ示している。図６では、同期パルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定する例について説明する。

ＣＰＵ４８は、同図（ｂ）に示すように、相関回路５１で同期パルスと３回連続相関が１回取れた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１でアンテナを１ｃｈ用アンテナ４１に切替えてチャンネルを１チャンネルに設定する。ＣＰＵ４８は、同図（ｄ）に示すように、相関回路５１で同期パルスと３回連続相関が２回とれた場合、アンテナ切替えスイッチ４５１でアンテナを２ｃｈ用アンテナ４２に切替えてチャンネルを２チャンネルに設定する。このように、同期パルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定するようにしてので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく、簡単にチャンネル設定を行うことができる。なお、図示は省略するが、ＣＰＵ４８は、非線形の関数によって決定されるパルス列の関数の違いにより送受信間のチャンネル設定を行うようにしてもよい。

図７は、広帯域通信方式において用いられる通信帯域と、狭帯域アンテナ１８〜２０、４１〜４３において取り扱われる各狭帯域とを示す図である。これら狭帯域を合わせることにより、広帯域の通信帯域を得ることができる。アンテナアレー回路１７、４５は、ＣＰＵ１１、４８からの指令に基づいてアンテナ切替えスイッチ１７１、４５１の切り替え動作を行うことにより、狭帯域アンテナ１８〜２０、４１〜４３、全帯域カバー時アンテナ２１、４４を使用して通信を行う。

受信機４０は、１チャンネルを用いる場合、１チャンネルの帯域しか受信できない状態で待ち受け、２チャンネルを用いる場合、２チャンネルの帯域しか受信できない状態で待ち受けている。送信機１０は、１チャンネルの受信機４０に送信する場合のチャンネル信号は１チャンネルの帯域で送信し、その後全帯域でデータを送信する。従って、２チャンネルを用いる受信機ではデータを受信できない。受信機４０は、チャンネル信号を受信したらアンテナ切替えスイッチ４５１でアンテナを全帯域カバー時アンテナ４４に切替えて、データを受信できるようにする。

次に、送信機１０の動作例について説明する。図８は、送信機の動作フローチャートである。なお、以下の例では、送信機１０がキーボードのデータを送る例について説明する。ステップＳ１０１で、ＣＰＵ１１は、キーボードからキー入力があったかどうかを判断し、キー入力があった場合、ステップＳ１０２で、同期パルス発生回路１４で冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを発生させ、相関パルスタイミング生成回路１３で相関パルスの生成をスタートし、バンドパスフィルタ１６で同期パルスの不要成分を除去してアンテナ１８〜２０を用いて送信する。これにより、冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスが送信される。なお、同期パルス発生回路１４は、送受信間でチャンネルを設定する場合、チャンネルに応じた同期パルスを生成する。

ステップＳ１０３で、ＣＰＵ１１は、タイマー１をスタートさせる。ステップＳ１０４で、ＣＰＵ１１は、タイマー１の時間Ｔ１＜Ａの場合、すなわち、タイマー１の時間Ｔ１が所定時間を経過していない場合、ステップＳ１０５でキー入力が有るかどうか判断し、キー入力が有った場合、ステップＳ１０７に進み、高速パルス発生回路１５で相関パルスにのせて全帯域カバー時アンテナ２１を介してキーデータを送信し、ステップＳ１０８で、タイマー１をリセットしてステップＳ１０３に戻る。ステップＳ１０４で、ＣＰＵ１１は、タイマー１の時間Ｔ１＜Ａでない場合、すなわちタイマー１の時間Ｔ１が所定時間を経過した場合、ステップＳ１０６に進み、相関パルスタイミング生成回路１３による相関パルスの生成を中止してステップＳ１０１に戻る。

次に送信機４０の動作例について説明する。図９は、受信機の動作フローチャートである。ステップＳ２０１で、ＣＰＵ４８は、同期パルスおよびデータパルスを受信した場合、ステップ２０２で、タイミング生成回路５０での同期検出パルスの生成をスタートする。ＣＰＵ４８は同期パルスを検出して送受信間でチャンネルの設定が必要な場合、同期パルスに従ったチャンネルに設定する。ステップＳ２０３で、ＣＰＵ４８は、同期確立が終了した場合、ステップ２０４で、タイミング生成回路５０での相関パルスの生成をスタートし、ステップＳ２０５で、タイマー１をスタートさせる。

ステップＳ２０６で、ＣＰＵ４８はタイマー１の時間Ｔ１＜ａの場合、すなわちタイマー１の時間Ｔ１が所定時間ａを経過していない場合、データ入力が有るかどうかを判断し、データ入力が有った場合、ステップＳ２０９で、相関回路５１でタイミング生成回路５０で生成した相関パルスにのせてデータ読み込み、ステップＳ２１０で、ＣＰＵ４８は、タイマー１をリセットして、ステップＳ２０５に戻る。

ステップＳ２０６で、タイマー１の時間がＴ１＜ａでない場合、すなわちタイマー１の時間Ｔ１が所定時間ａを経過した場合、ステップＳ２０７で、タイミング生成回路５０での相関パルスの生成を中止して、ステップＳ２０１に戻る。

本実施例によれば、送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出して同期処理を行うので、タイミング発生装置等の外部付加装置を用いることなく希望信号を取り出して同期確立を行うことができる。また、同期パルスを用いて簡単にチャンネルの設定を行うことができるので、ＵＷＢなど超広帯域の無線システムが、受信可能エリア内に多数存在した場合でも混信を回避できる。

また、同期確立後、受信信号を所定時間受信しない場合、受信信号の相関を取るために出力される相関信号を停止し、同期パルスを持つポーリング信号に変えるため、相関信号を出しつづけることがないので消費電流の低減を図ることができる。これにより電池などを用いるシステムにおいても上記通信装置を適用することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本実施例に係る送信機のブロック図である。本実施例に係る受信機のブロック図である。（ａ）は受信機の受信信号、（ｂ）は受信機側の同期信号の一例を示す図である。チャンネル設定について説明するための図である。他のチャンネル設定例について説明するための図である。他のチャンネル設置例について説明するための図である。広帯域通信方式において用いられる通信帯域と、狭帯域アンテナにおいて取り扱われる各狭帯域とを示す図である。送信機の動作フローチャートである。受信機の動作フローチャートである。

符号の説明

１０送信機
１１ＣＰＵ
１３相関パルスタイミング生成回路
１４同期パルス発生回路
１５高速パルス生成回路
１７アンテナアレー回路
１８〜２１アンテナ
４０受信機
４１〜４４アンテナ
４５アンテナアレー回路
４８ＣＰＵ
５０タイミング生成回路
５１相関回路

Claims

インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置において、
送信機から送信信号を受信するアンテナと、
前記アンテナから受信した送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出する同期パルス検出手段と、
前記同期パルスに基づいて同期処理を行う同期処理手段と
を備えることを特徴とする通信装置。
前記通信装置は更に、前記同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記通信装置は更に、前記同期パルスの周期パターンの違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記通信装置は更に、前記同期パルスのパルスの数の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
前記アンテナは、狭帯域アンテナと、広帯域アンテナとを含み、
前記通信装置は更に、受信信号に応じて前記狭帯域アンテナと前記広帯域アンテナを選択的に切替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信装置。
前記通信装置は更に、同期確立後、前記受信信号を所定時間受信しない場合、前記受信信号の相関を取るために出力される相関信号を停止し、前記同期パルスを待つポーリング信号に変える制御手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の通信装置。
インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信装置において、
冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを発生させる同期パルス発生手段と、
前記同期パルスを送信するアンテナと
を備えることを特徴とする通信装置。
前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルスを発生することを特徴とする請求項７記載の通信装置。
前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生することを特徴とする請求項７記載の通信装置。
前記同期パルス発生回路は、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生することを特徴とする請求項７記載の通信装置。
前記アンテナは、狭帯域アンテナと、広帯域アンテナとを含み、
前記通信装置は更に、送信する信号に応じて前記狭帯域アンテナおよび前記広帯域アンテナを選択的に切替える切替手段を備えることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の通信装置。
インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信方法において、
送信機から送信信号を受信する受信ステップと、
前記送信信号の中から冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを検出する同期パルス検出ステップと、
前記同期パルスに基づいて同期処理を行う同期処理ステップと
を有することを特徴とする通信方法。
前記通信方法は更に、前記同期パルスの周期の違いで送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
前記通信方法は更に、前記同期パルスの周期パターンの違いにより送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
前記通信方法は更に、前記同期パルスのパルスの数の違いにより送受信間のチャンネルを設定するチャンネル設定ステップを有することを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
前記通信方法は更に、受信信号に応じて狭帯域アンテナと広帯域アンテナを選択的に切替える切替ステップを有することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の通信方法。
前記通信方法は更に、同期確立後、前記受信信号を所定時間受信しない場合、前記受信信号の相関を取るために出力される相関信号を停止し、前記同期パルスを持つポーリング信号に変えるステップを有することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の通信方法。
インパルスラジオ方式を利用して超広帯域の無線通信を行う通信方法において、
冗長性の高いデータパルスよりも周期の長い同期パルスを発生させる同期パルス発生ステップと、
前記同期パルスを送信する送信ステップと
を有することを特徴とする通信方法。
前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期の同期パルスを発生することを特徴とする請求項１８記載の通信方法。
前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じた周期パターンの同期パルスを発生することを特徴とする請求項１８記載の通信方法。
前記同期パルス発生ステップは、送受信間で設定するチャンネルに応じたパルス数の同期パルスを発生することを特徴とする請求項１８記載の通信方法。
前記通信方法は更に、送信する信号に応じて狭帯域アンテナおよび広帯域アンテナを選択的に切替える切替ステップを有することを特徴とする請求項１８から請求項２１のいずれか一項に記載の通信方法。