JP4604397B2 - 通信装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の送受信を行う際の信号衝突を回避することのできる通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図6に示すような、通信装置を用いて信号の送受信を行っていた。この通信装置10は、信号送信手段102と、自送信信号受信手段103と、伝送信号受信手段104と、信号衝突検出手段105と、トランス106と、CPU部107と、を備えている。通信装置10は、伝送線に送出する信号をCPU部107で生成し、信号として信号送信手段102に伝達し、信号送信手段102が、そのデータをキャリア変調またはベースバンド変調し、トランス106を介して伝送線Lsに信号を送信する。この通信装置10では、伝送線Lsに信号を送信する際に、同時に他の通信装置10から信号が送信されていると、伝送線Ls上などで、信号の重畳が発生し、もとのデータが有効でなくなってしまう。
【0003】
そこで、この通信装置10では、信号を送信したときに受信した信号が、自身の送信した信号であるのか、ほかの通信装置10が送信した信号が重畳された信号であるのかを信号衝突検出手段105を用いて判別し、信号の衝突を検出する。これは、受信した信号と、自身の送信した信号とを比較し、一致した場合は、伝送線Ls上に伝送されていた信号は、1つのみであり、信号の重畳が起こっていないとし、受信した信号が自身の送信した信号と一致しない場合は、自身の送信した信号と他の通信装置10の送信した信号とが重畳された信号であると判断し、再度伝送線Lsに同じ信号を送信することで、確実に信号を送信するようにしたものである。
【0004】
この動作を説明すると、信号を受信するだけの場合、すなわち、自身は、信号の送信を行っておらず、トランスを介して伝送線に伝送されている信号を受信するだけの際には、伝送信号受信手段104が、受信した信号を復調し、信号衝突検出手段105及びCPU部107へ復調した信号を出力する。
【0005】
また、信号を送信する際には、信号を伝送線Lsに送信する直前である、トランス106手前で信号を分岐させ、自送信信号受信手段103にもとの送信信号を受信させるとともに、トランス106を介して伝送線Lsから信号を受信する伝送信号受信手段104とからそれぞれ出力される信号の振幅及び位相を比較し、2つの信号の振幅及び位相が一致すれば、伝送信号受信手段104が受信した信号は、自身が送信した信号であるので、伝送線Lsに接続された他の通信装置10からの信号と衝突せず、正常に送信されたことが分かる。また、振幅もしくは位相が、自身の送信した信号と異なる場合には、信号送信時に、他の通信装置10からの信号が伝送線Lsに送信されており、信号の重畳すなわち、信号が衝突が発生したことが分かる。
【0006】
このように、従来の通信装置は、信号の送信時において、自送信信号受信手段103に入力される送信信号と、伝送信号受信手段104に入力される受信信号の振幅あるいは位相あるいは、その両方を比較することにより、信号の衝突検出を行う。
【0007】
しかし、伝送線Lsを介して信号を送信する場合、伝送線伝播による、信号の減衰が発生し、1つの通信装置10から送信された信号が、他の通信装置10に到達した時点では、信号が減衰してしまうことで、ノイズの影響が大きくなり、信号として有効でなくなる。そこで、図7に示すように、信号の送出直前、すなわち、トランス106の手前で、信号を増幅し、ノイズに対して信号の振幅を大きくし、ノイズの影響を小さくしてから、伝送線Lsに送出し、受信時においても、他の通信装置10から受信した信号を増幅することで、伝送線Lsの伝播による信号の減衰を補償する方法が考えられる。
【0008】
しかし、この通信装置においては、上記で説明した、図6での衝突検出手段によっては、信号の衝突を検出することができない。それは、図6では、信号の送信時において、送信信号の振幅と位相が、受信した信号と同じであった場合に、正常に送信したと判断し、異なる場合に、信号が衝突したと判断している。これを図6の通信装置に当てはめると、自身が信号を送信していない場合、すなわち、信号を受信するだけの場合については、上記と同じであるので省略するが、信号送信時においては、送信信号増幅手段111により増幅された信号を、自送信信号受信手段103が受信する。もとの信号レベルをV1とし、送信信号増幅手段111によりA1だけ信号増幅されるとすると、伝送線Lsに送出される増幅された信号レベルはV1×A1となる。また、その際、他の通信装置10から信号が送信されていない場合については、受信信号増幅手段109の増幅利得A2により、受信する信号レベルが伝送信号受信手段104に入力されるときには、V1×A1×A2となり、自送信信号受信手段103の信号レベルV1×A1と異なってしまう。すなわち、自身の送信した信号を、自身が送信した信号でないと判断し、通信装置10に再送アルゴリズムを用意していれば、それにより、繰り返し、伝送線Lsに信号を送出し続けることになってしまい、衝突検出が正確に行われているとは言い難いものとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、送信信号と受信信号を比較して信号の衝突検出を行う通信装置に、信号増幅手段を追加することで、伝送線における減衰を補償し、伝送距離を延長するもしくは、接続する通信装置数を増加させることができる通信装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の通信装置は、以下の構成を備える。すなわち、請求項1の発明では、
伝送線に複数の通信装置が接続され、該複数の通信装置間で前記伝送線を介して、信号の送受信を行う通信システムに用いられる通信装置であるとともに、信号を前記伝送線に送出する信号送信手段と、当該信号送信手段が前記伝送線に送出する直前の信号を取り込む自送信信号受信手段と、前記伝送線から信号を受信する伝送信号受信手段と、前記伝送線から受信した受信信号と前記自送信信号受信手段が取り込んだ信号とを比較することにより信号の衝突を検出する信号衝突検出手段とを備える通信装置において、
前記受信信号を増幅する受信信号増幅手段と、
前記受信信号の通過する経路を切り替える経路切替手段とを備え、
該経路切替手段は、
前記信号送信手段による前記伝送線への信号の送出時には、
前記受信信号に前記受信信号増幅手段を通過させずに前記伝送信号受信手段を経て前記信号衝突検出手段に信号の衝突を検出させる第1の経路に切り替え、
前記信号送信手段による前記伝送線への信号の非送出時には、
前記受信信号を前記受信信号増幅手段を通過させて前記伝送信号受信手段に至らしめる第2の経路に切り替える
ことを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明では、請求項1に記載の通信装置において、
前記信号送信手段から発する前記信号を前記伝送線に送出される前に増幅する送信信号増幅手段と、
該送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記自送信信号受信手段に至る前に相殺する送信信号補償手段と、
前記送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記第1の経路上で相殺する受信信号補償手段と
を備えることを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明では、
伝送線に複数の通信装置が接続され、該複数の通信装置間で前記伝送線を介して、信号の送受信を行う通信システムに用いられる通信装置であるとともに、信号を前記伝送線に送出する信号送信手段と、当該信号送信手段が前記伝送線に送出する直前の信号を取り込む自送信信号受信手段と、前記伝送線から信号を受信する伝送信号受信手段と、前記伝送線から受信した受信信号と前記自送信信号受信手段が取り込んだ信号とを比較することにより信号の衝突を検出する信号衝突検出手段とを備える通信装置において、
前記信号送信手段から発する前記信号を前記伝送線に送出される前に増幅する送信信号増幅手段と、
該送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記自送信信号受信手段に至る前に相殺する送信信号補償手段と、
前記送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を可変する受信信号補償手段と、
前記受信信号の通過する経路を切り替える経路切替手段と、
を備え、
該経路切替手段は、
前記信号送信手段による前記伝送線への信号の送出時には、
前記受信信号に前記受信信号補償手段を通過させて前記伝送信号受信手段を経て前記信号衝突検出手段に信号の衝突を検出させる第1の経路に切り替え、
前記信号送信手段による前記伝送線への信号の非送出時には、
前記受信信号を前記受信信号補償手段を通過させずに前記伝送信号受信手段に至らしめる第2の経路に切り替える
ことを特徴とする。
【0013】
請求項4の発明では、請求項1乃至3に記載の通信装置において、
これから送信されようとする信号について前記伝送線を経由して送信する前に利得を可変とされた送信信号増幅手段と、
前記伝送信号受信手段に入力する前の段階の信号について利得を可変とされた受信信号増幅手段と、
当該受信信号増幅手段に入力する前の段階の信号の振幅を検出する受信信号振幅検出手段とを備え、
前記受信信号振幅検出手段が検出した信号の振幅に応じて前記送信信号増幅手段及び前記受信信号増幅手段の利得を設定することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明に係わる通信装置10の第1の実施の形態を、図1を参照して以下に説明する。図1に示すように、通信装置10は、信号送信手段102と、自送信信号受信手段103と、伝送信号受信手段104と、信号衝突検出手段105と、トランス106と、CPU部107と、受信信号増幅手段109と、経路切替スイッチ110と、を備えて構成されている。受信信号増幅手段109は、トランス106を介して伝送線Lsから入力された受信信号を増幅するためのものであり、伝送線Lsの延長距離もしくは接続する通信装置10の追加数に基いて、予め伝送線Lsによる信号の伝播途中で減衰する信号減衰量を考慮し、増幅率すなわち利得の設定を行うものである。経路切替手段である経路切替スイッチ110は、トランス106から伝送信号受信手段104に至る、受信信号増幅手段109を通過する経路と、通過しない経路の2経路を切り替えるためのものであり、CPU部107の制御命令に基づき信号送信時は、受信信号増幅手段109を通過しない経路に切り替え、信号受信時は受信信号増幅手段109を通過する経路に切り替えるものである。この経路切替手段は、例えば、PINダイオードスイッチや、高周波スイッチなどの、経路切替スイッチ110で実現することができる。
【0015】
信号衝突検出手段105は、自送信信号受信手段103に入力された信号と伝送信号受信手段104に入力された信号とを比較し、信号が伝送線Lsに正常に送信されているか、すなわち、他の通信装置10から送信された信号と衝突していないか、を信号の振幅及び位相を比較することで検出するものである。
【0016】
また、図2に示すように、この通信装置10は、伝送線Lsに複数接続され、伝送線Lsを介して信号の送受信を行う通信システムに用いられるものであるが、この通信システムでは、送信側となる通信装置10が、受信側となる通信装置10のアドレスを指定して、信号を送信し、伝送線に接続された複数の通信装置10のうち、送信側の通信装置10により指定されたアドレスと一致するアドレスを持つ通信装置10のみが、その信号を受信できるものである。つまり、伝送線Lsに複数の通信装置10が接続されているが、信号の送受信は、1対1の通信装置10で行われるものである。
【0017】
以下、本実施の形態における通信装置10の動作を説明する。信号の受信だけをしているとき、すなわち、信号の送信をしていないときに受信した信号については、経路切替スイッチ110が、第1の経路である受信信号増幅手段109を通過する経路を経由するように切り替えられているので、受信した伝送信号は、トランス106を介して伝送線Lsから受信され、受信経路のうち、受信信号増幅手段109を通過する経路を経由することにより、増幅された信号が伝送信号受信手段104に入力される。
【0018】
信号の送信時においては、信号送信手段102から出力される信号は、トランス106を介して伝送線Lsに送信される。このようにして送信される信号は、直接自送信信号受信手段103に入力されるとともに、受信した受信信号については、CPU部107により、経路切替スイッチ110が制御され、トランス106を介して、受信経路のうち、第2の経路である、受信信号増幅手段109を通過しない経路を経由して、伝送信号受信手段104に入力される。自送信信号受信手段103に入力された信号と、伝送信号受信手段104に入力された信号とを比較し、信号が伝送線Lsに正常に送信されているか、すなわち、他の通信装置10から送信された信号と衝突していないかを、信号の振幅及び位相を比較することで検出する。これは、自送信信号受信手段103が受信する送信信号の信号の振幅及び位相と、受信した信号の振幅及び位相が受信信号増幅手段109を通過していないので、この2つの信号は、同一であり、その場合は、信号の衝突が起こっていないと判断し、また、信号を送信していないときに、他の通信装置10から送信された信号を受信した際には、受信信号増幅手段109により、信号が増幅されるので、伝送線Lsによる信号減衰を補償することができる。
【0019】
本実施の形態によれば、信号増幅手段により、伝送線における信号の減衰を補償することができるとともに、信号の送信時において、送信信号と受信信号を比較して、信号の衝突検出を行うことができ、確実に信号を送信することが可能となる。
(第2実施形態)
本発明に係わる第2の実施の形態を説明する。本実施の形態において、第1の実施の形態と同じ箇所には、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。図3に示すように、第1の実施の形態に対し、本実施の形態においては、通信装置10に送信信号補償手段112が、自送信信号受信手段103の入力部に設けられ、送信信号増幅手段111の利得及び位相変化を相殺し、自送信信号受信手段103に入力される信号の振幅と位相を、送信信号増幅手段111を通過する前の振幅、位相に戻される。また、受信信号補償手段113は、伝送信号受信手段104の入力部に設けられ、送信信号増幅手段111の利得及び位相変化を相殺するものである。
【0020】
以下、本実施の形態における、通信装置10の動作を説明する。信号の送信時においては、送信信号増幅手段111により増幅された信号は、直接送信信号補償手段112に入力され、送信信号増幅手段111を通過する前の信号の振幅、位相に戻された後、自送信信号受信手段103に入力される。また、その際に、トランス106から受信した受信信号については、CPU部107により経路切替スイッチ110が制御され、受信経路のうち、受信信号補償手段113を通過する経路を経由して伝送信号受信手段104に入力される。信号衝突検出手段105は、自送信信号受信手段103に入力された信号と伝送信号受信手段104に入力された信号とを比較し、信号が衝突していないかを、信号の振幅、位相を比較することで検出する。送信信号補償手段112と受信信号補償手段113により、送信信号と受信信号の振幅利得及び位相が、増幅前の元の信号の振幅及び位相に合わせるように補償されるので、送信信号については、もとの信号の振幅及び位相となり、受信信号については、現在の振幅レベル及び位相を、送信信号を基準にして補償される。このようにして補償された2つの信号で振幅や位相が異なっていた場合には、信号が衝突したと判断し、同じ振幅及び位相である場合には、正常に信号が送信されたと判断するものである。
【0021】
また、信号の送信をしていないときに受信した信号については、トランス106を介して伝送線から信号を受信し、CPU部107により経路切替スイッチ110が制御され、受信経路のうち、受信信号補償手段113を通過しない経路を経由することにより、信号減衰を補償する送信信号増幅手段111により増幅された信号が伝送信号受信手段104に入力される。
【0022】
また、図4に示すように、上記で受信信号が受信信号補償手段113を通過しない経路に、受信信号増幅手段109を設けてもよい。これによれば、信号送信側の通信装置10だけでなく、受信側の通信装置10においても、信号を増幅することができるので、大きな信号の減衰を補償することが可能となる。
【0023】
本実施の形態により、信号の衝突検出を行うことができるとともに、信号の増幅を行っているので、信号の減衰を補償することができる。
【0024】
(第3実施形態)
本発明に係わる第3の実施の形態を説明する。本実施の形態において、前述の実施の形態と同じ箇所には、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。図5に示すように、本実施の形態では、固定の利得により信号を増幅する送信信号増幅手段と受信信号増幅手段の代わりに、利得を可変できるように、利得可変手段118,119を設け、この利得可変手段118,119により利得が可変できる送信信号増幅手段116及び受信信号増幅手段117とを備え、さらに信号の振幅を検出する受信信号振幅検出手段115とを備えるものである。利得可変手段118,119は、それぞれCPU部107の制御に基づき、送信信号増幅手段116及び受信信号増幅手段117の利得を可変するためのものであり、例えば、送信信号増幅手段116及び受信信号増幅手段117がオペアンプである場合、利得設定抵抗を可変するものであってもよい。また、本実施の形態では、増幅器の利得を可変するものであるが、固定利得である送信信号増幅手段116及び受信信号増幅手段117の前段もしくは後段に減衰器を設け、この減衰器の減衰量を可変するものであってもよい。
【0025】
以下、本実施の形態における通信装置の動作を説明するが、前述の実施の形態における通信装置と基本的には同じ動作であるので、異なるところのみを中心に説明する。前述の実施の形態においては、信号を増幅する際に、固定の利得により、信号増幅を行っていたが、信号の送信時においては、予め判明している伝送線Lsによる信号の振幅減衰量を考慮し、送信信号増幅手段116の利得をCPU部107が設定する。このときの受信信号増幅手段117の利得は、伝送線Lsによる信号の振幅減衰量を考慮し、その振幅減衰量を補償し、通信装置10が、伝送線Lsに送出したときの信号の振幅と同一となるだけの増幅を行うことで、自送信信号受信手段103が受信した信号の振幅と、伝送信号受信手段104が受信した自送信信号の振幅が同一となり、他の通信装置10が送信した信号と重畳した信号を受信した際は、他の通信装置10が送信した信号のもともとの振幅が、自送信信号の振幅と異なるので、伝送線Lsにより振幅が減衰し、受信信号増幅手段117により増幅されても、自送信信号とは異なる振幅となるので、正常に信号が送信されたかを判断することが可能である。非送信時に受信した他の通信装置10からの信号は、受信信号増幅手段117により増幅されるが、その際の受信信号増幅手段117の利得は、CPU部107に記憶された利得値から、通信装置10との伝送間距離に応じて設定され、増幅されたあとCPU部107で信号解析されるものである。
【0026】
また、受信信号振幅検出手段115により検出された受信信号の振幅は、CPU部107に伝達され、CPU部107は、CPU部107に記憶された利得設定テーブルから受信信号の振幅に対応した利得値を導出し、利得可変手段119に伝達する。利得可変手段119は、CPU部107から伝達された利得値に基づき、送信信号増幅手段116及び受信信号増幅手段117の利得を設定するものである。
【0027】
本実施の形態により、受信した伝送信号の振幅すなわち信号減衰量に応じて、送信信号増幅手段及び受信信号増幅手段の利得を自動で可変し、最適な利得量に設定できるものである。
【0028】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【0029】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項1に係る通信装置は、信号を送信した際に受信した信号と、信号を送信していない時に受信した信号とが、通過する経路を切り替えることで、信号増幅手段により、信号を増幅した場合においても、信号の衝突の検出を行うことができる。
【0030】
また、請求項2の発明は、増幅手段により信号を増幅しているので、ノイズに対して信号レベルが大きくなるので、ノイズの影響を低減させることができるとともに、伝送線における信号の減衰を補償することができ、信号の伝送距離を延長することができるものである。
【0031】
また、請求項3の発明は、信号の送信時に送信信号を増幅する増幅手段だけでなく、信号の受信時にも受信信号を増幅する増幅手段を設けたので、信号の伝送距離を延長することができるものである。
【0032】
また、請求項4の発明は、送信信号と受信信号を比較して、信号の衝突検出を行う通信装置に、受信信号振幅検出手段を設けたことにより、伝送線から入力される受信信号の振幅を検出でき、その振幅及び伝送線における信号減衰量に応じて、送信信号増幅手段及び受信信号増幅手段の利得を自動で可変するので、通信装置が接続される伝送線の距離により変化する信号減衰量に最適な利得にすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる通信装置の第1の実施の形態を示す図である
【図2】上記通信装置が用いられる通信システム全体を示す図である
【図3】本発明に係わる通信装置の第2の実施の形態を示す図である
【図4】上記通信装置の別の実施例を示す図である
【図5】本発明に係わる通信装置の第3の実施の形態を示す図である
【図6】従来の通信システムを示す図である
【図7】従来の別の通信システムを示す図である
【符号の説明】
Ls 伝送線
102 信号送信手段
103 自送信信号受信手段
104 伝送信号受信手段
109 受信信号増幅手段
110 経路切替スイッチ
111 送信信号増幅手段
112 送信信号補償手段
113 受信信号補償手段
115 受信信号振幅検出手段
116 送信信号増幅手段
117 受信信号増幅手段
119 利得可変手段

Claims (4)

  1. 伝送線に複数の通信装置が接続され、該複数の通信装置間で前記伝送線を介して、信号の送受信を行う通信システムに用いられる通信装置であるとともに、信号を前記伝送線に送出する信号送信手段と、当該信号送信手段が前記伝送線に送出する直前の信号を取り込む自送信信号受信手段と、前記伝送線から信号を受信する伝送信号受信手段と、前記伝送線から受信した受信信号と前記自送信信号受信手段が取り込んだ信号とを比較することにより信号の衝突を検出する信号衝突検出手段とを備える通信装置において、
    前記受信信号を増幅する受信信号増幅手段と、
    前記受信信号の通過する経路を切り替える経路切替手段とを備え、
    該経路切替手段は、
    前記信号送信手段による前記伝送線への信号の送出時には、
    前記受信信号に前記受信信号増幅手段を通過させずに前記伝送信号受信手段を経て前記信号衝突検出手段に信号の衝突を検出させる第1の経路に切り替え、
    前記信号送信手段による前記伝送線への信号の非送出時には、
    前記受信信号を前記受信信号増幅手段を通過させて前記伝送信号受信手段に至らしめる第2の経路に切り替える
    ことを特徴とする通信装置。
  2. 前記信号送信手段から発する前記信号を前記伝送線に送出される前に増幅する送信信号増幅手段と、
    該送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記自送信信号受信手段に至る前に相殺する送信信号補償手段と、
    前記送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記第1の経路上で相殺する受信信号補償手段と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 伝送線に複数の通信装置が接続され、該複数の通信装置間で前記伝送線を介して、信号の送受信を行う通信システムに用いられる通信装置であるとともに、信号を前記伝送線に送出する信号送信手段と、当該信号送信手段が前記伝送線に送出する直前の信号を取り込む自送信信号受信手段と、前記伝送線から信号を受信する伝送信号受信手段と、前記伝送線から受信した受信信号と前記自送信信号受信手段が取り込んだ信号とを比較することにより信号の衝突を検出する信号衝突検出手段とを備える通信装置において、
    前記信号送信手段から発する前記信号を前記伝送線に送出される前に増幅する送信信号増幅手段と、
    該送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を前記自送信信号受信手段に至る前に相殺する送信信号補償手段と、
    前記送信信号増幅手段を通過することで変化する信号の振幅及び位相を可変する受信信号補償手段と、
    前記受信信号の通過する経路を切り替える経路切替手段と、
    を備え、
    該経路切替手段は、
    前記信号送信手段による前記伝送線への信号の送出時には、
    前記受信信号に前記受信信号補償手段を通過させて前記伝送信号受信手段を経て前記信号衝突検出手段に信号の衝突を検出させる第1の経路に切り替え、
    前記信号送信手段による前記伝送線への信号の非送出時には、
    前記受信信号を前記受信信号補償手段を通過させずに前記伝送信号受信手段に至らしめる第2の経路に切り替える
    ことを特徴とする通信装置。
  4. これから送信されようとする信号について前記伝送線を経由して送信する前に利得を可変とされた送信信号増幅手段と、
    前記伝送信号受信手段に入力する前の段階の信号について利得を可変とされた受信信号増幅手段と、
    当該受信信号増幅手段に入力する前の段階の信号の振幅を検出する受信信号振幅検出手段とを備え、
    前記受信信号振幅検出手段が検出した信号の振幅に応じて前記送信信号増幅手段及び前記受信信号増幅手段の利得を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の通信装置。
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