JP4618082B2 - 送信装置、受信装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、主としてマイクロ波、ミリ波を用いたパルス無線における送信装置、受信装置およびそれらを用いた通信システムに関する。

パルス通信方式においては、矩形波を用いて通信を行うと、その周波数スペクトラムが非常に広い周波数帯域を必要とする。その周波数帯域はパルス幅をＴ［ｎｓ］とすると１／Ｔ［ＧＨｚ］となり、周波数ｆの正弦波による幅Ｔのパルスは、中心周波数ｆ、帯域２／Ｔのスペクトラムを中心に、その外側に１／Ｔ間隔に複数の副次的なスペクトラムが存在する。

他の通信機器に対する干渉や、同一システム内での周波数チャネル確保のためにも、副次的なスペクトラムはもとより、主たるスペクトラムの広がる帯域をも制限することが必要とされている。この対策として、従来のパルスを用いた通信装置およびシステムに用いられている手法としては、例えば特許文献１記載の構成が知られている。図３０は、特許文献１に記載された従来のパルスを用いた超広帯域（ＵＷＢ）データ伝送システムにおける送信装置の構成を示したものである。

図３０において、低レベルインパルス発生器４０００は、低レベルインパルスによって、オプションとしてのバンドパスまたはパルス成形フィルタ４００２を励起する。低レベルインパルス発生器４０００は、低電圧ステップ・リカバリ・ダイオード（ＳＲＤ）、ツェナーダイオード、アバランシェトランジスタ、ブレークオーバーデバイス、サイリスタ、等を含む任意の数のデバイス候補から構成することができる。ミキサ４００８は、実際には、低レベルインパルス発生器４０００からのインパルス励起によって、発振器４００６からの信号出力を振幅調節する高速スイッチとして作用する。

その結果得られるパルスエンベロープは、インパルス励起の元の時間ドメイン形状を保持している。バンドパスまたはパルス成形フィルタ４００２が利用される場合には、ミキサ４００８は、バンドパスフィルタリングされたまたはパルス成形された低レベルインパルス信号を、所望の動作中心周波数にヘテロダイン（周波数変換）するように作用する。

次に、ミキサ４００８の出力におけるＵＷＢ信号のバンド幅が、バンドパスまたはパルス成形フィルタ４００２のバンド幅によって決まる。この方法を使用することにより、低レベルインパルス発生器４０００を、広帯域エネルギーを所望の周波数シフトさせた状態で、より低い周波数で作動させることが可能である。

以上の構成により、所望のスペクトラムを実現するパルス波形を目指している。
特表２００３−５１５９７４号公報（第２２−２４頁、図１）

しかしながら、従来の構成では、例えばパルス幅１ｎｓ以下の非常に短いインパルス波形を整形するパルス整形器を、デジタル回路で実現する場合、１ｎｓの数十分の１の時間で、適宜特性を変化する動作が必要となり、現状のＩＣ製造技術では実現が困難である。また、アナログ回路で実現する場合、直流（ＤＣ）〜数十ＧＨｚまでの広帯域の特性を、再現性高く実現することが必要とされるが、アナログ回路は信号に含まれる周波数成分の波長で大きさが決まるため、小型で安定に実現することが困難であるという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、安定したパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いて、小型かつ安価な送信装置、受信装置および通信システムを提供するものである。

本発明の送信装置は、連続したパルスを送信する送信装置であって、所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、生成された複数のパルスを、調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、遅延された複数のパルスと生成された複数のパルスとを合成して、連続パルスを生成する合成部と、を含む連続パルス発生部と、連続パルス発生部で発生した連続パルスを送信データで変調する変調部と、変調部で変調した変調パルスを出力する出力部とを含む構成を有している。

この構成により、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生させ伝送信号として用いることで、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他システムへの影響の少ない通信が実現できる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部で発生する複数のインパルス波形のパルス幅を任意の時間に設定可能である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他システムへの影響の少ない通信が実現できる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス幅が１種類である構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルスの幅を１種類とすることで使う部品の種類を少なくできる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス幅が、少なくとも時間の異なる２種類である構成であってもよい。この構成によれば、帯域内ヌル点の周波数を可変にすることができ、パルス幅の種類を増やすほどヌル点位置の調整が容易になる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス間隔を任意の時間に設定可能である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他システムへの影響の少ない通信が実現できる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス間隔が１種類である構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルスの幅を１種類とすることで使う部品の種類を少なくできる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部がパルス間隔とパルス幅とを等しく設定する構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルス幅およびその間隔を１種類とすることで使う部品の種類を少なくできる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス間隔を、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス幅より短く設定する構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させるバリエーションの１つであり、また、パルス幅としては時間的に短くて実現できないが、パルス間隔は狭くすることが可能なため、等価的に狭いパルスを実現したのと同じ周波数スペクトラムを実現することができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が、パルス間隔を、少なくとも２つの異なるパルス間隔となるように設定する構成であってもよい。この構成によれば、帯域内ヌル点の周波数を可変にすることができる。

また、本発明の送信装置は、遅延部が、生成した複数のパルスに、立上り遅延と立下り遅延との少なくとも一方を与える構成であってもよい。この構成によれば、所望の主たる周波数スペクトラム以外の成分を抑圧できる。

また、本発明の送信装置は、変調部で変調した変調パルスの周波数を変換する周波数変換部を含み、周波数変換部が変換した周波数が、任意に選択可能であり、出力部が、周波数変換部で変換した変換後の変調パルスを出力する構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部で発生した連続パルスの周波数を変換する周波数変換部を含み、周波数変換部が変換した周波数は、任意に選択可能であり、変調部が、周波数変換部で変換した変換後の連続パルスを変調する構成であってもよい。この
構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の周波数が１種類である構成であってもよい。この構成によれば、回路構成を間単にできる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の周波数が少なくとも２種類である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力を、任意に設定可能である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力が１種類である構成であってもよい。この構成によれば、回路構成を間単にできる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力が少なくとも２種類である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位置変調する方式である構成であってもよい。この構成によれば、変調されたパルス位置によりデータ信号の通信を可能とする。

また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位相変調する方式である構成であってもよい。この構成によれば変調されたパルス位相によりデータ信号の通信を可能とする。

また、本発明の送信装置は、パルス位相変調が、２番目以降のパルスにのみ適用される構成であってもよい。この構成によれば復調時に、１つ目のパルスとの位相の比較をすればよいので、感度のよい復調が可能となる。

また、本発明の送信装置は、パルス位相変調が、全てのパルスに適用される構成であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増えるため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス振幅変調する方式である構成であってもよい。この構成によれば、変調されたパルス振幅によりデータ信号の通信を可能とする。

また、本発明の送信装置は、パルス振幅変調が、２番目以降のパルスにのみ適用される構成であってもよい。この構成によれば、復調時に、１つ目のパルスとの振幅の比較をすればよいので、感度のよい復調が可能となる。

また、本発明の送信装置は、パルス振幅変調が、全てのパルスに適用される構成であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増えるため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

また、本発明の送信装置は、パルス位置変調が、２番目以降のパルスにのみ適用される構成であってもよい。この構成によれば、復調時に、１つ目のパルスとの位置の比較をすればよいので、感度のよい復調が可能となる。

また、本発明の送信装置は、パルス位置変調が、全てのパルスに適用される構成であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増えるため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が、特定の送信データ信号の場合のみ、複数のインパルス波形を出力する構成であってもよい。この構成によれば、複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することができる。

本発明の受信装置は、連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の送信された変調パルスを受信する受信装置であって、送信装置から送信された変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して、送信データを受け取る復調部と、を含む構成を有している。この構成により、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生する連続パルスを用いて送信された信号を、受信復調して送信データを受け取ることができる。

また、本発明の受信装置は、連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の送信された変調パルスを受信する受信装置であって、送信装置から送信した変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復調部と、を含み、復調部が、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位相変調された信号を復調する復調部であって、１つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの位相の変化を判定して復調する構成であってもよい。

この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信号を精度よく受信できる。

また、本発明の受信装置は、連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の送信された変調パルスを受信する受信装置であって、送信装置から送信した変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復調部と、を含み、復調部が、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス振幅変調された信号を復調する復調部であって、１つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの振幅の大小を判定して復調する構成であってもよい。

この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信号を精度よく受信できる。

また、本発明の受信装置は、連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の送信された変調パルスを受信する受信装置であって、送信装置から送信した変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復調部と、を含み、復調部が、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位置変調された信号を復調する復調部であって、１つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの位置の変化を判定して復調する構成であってもよい。

この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信号を精度よく受信できる。

さらに、本発明の送信装置は、単一パルスを発生し、送信データでパルス位置変調して、出力する単一パルス送信部をさらに含み、連続パルス発生部が発生する連続パルスが、複数の位相が異なるパルスを連続させたものであって、変調部では、連続パルス発生部で発生した連続パルスを変調せずに、出力部に入力する構成であってもよい。この構成によれば、同期信号として位相の異なる２つのパルス対をデータ信号に対し別送することで、精度のよい受信判定ができる通信を実現できる。

さらに、本発明の送信装置は、単一パルス送信部が出力するパルス位置変調信号と連続パルスとを共に、同じ時間だけ任意の時間分、適宜位置を変化させる構成であってもよい。この構成によれば、特定のデータ列において複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成できる。

さらに、本発明の受信装置は、単一パルス送信部から出力されたパルス位置変調信号と、連続信号とを受信する２信号受信部と、２信号受信部で受信した２つの信号を乗じることでパルス位置によって相関信号を正、負異なる位相の信号に変換して情報を判定する相関判定部とを含む構成であってもよい。この構成によれば、送信装置よりデータ信号とは別に送信された位相の異なる２つのパルス対からなる同期信号により、精度のよい受信判定ができる。

本発明は、連続したパルスを送信する送信装置であって、所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、生成された複数のパルスを、調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、遅延された複数のパルスと生成された複数のパルスとを合成して、連続パルスを生成する合成部と、を含む連続パルス発生部と、連続パルス発生部で発生した連続パルスを送信データで変調する変調部と、変調部で変調した変調パルスを出力する出力部と、を設けることにより、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生させ伝送信号として用いることで、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができ、これらの特性により、他システムへの影響を少なくできるという効果を有する送信装置を、また、この送信装置から送信された変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復調部と、を設けることにより、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生する連続パルスを用いて送信された信号を、受信復調して送信データを受け取ることができるという効果を有する受信装置を、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、図面を参照しながら説明する。

（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構成を示すブロック図である。

図１において、送信装置は、パルスを用いた通信装置であって、連続パルスを発生する連続パルス発生部１０１と、連続パルス発生部１０１が発生した連続パルスを変調する変調部１０２と、変調部１０２が変調した連続パルスの周波数を変換する周波数変換部１０３と、周波数変換部１０３が周波数変換した信号の帯域を制限する帯域制限部１０４と、帯域制限部１０４が帯域を制限した信号の出力電力を調整する電力調整部１０５と、電力調整部１０５からの出力を放射するアンテナ１０６とを有する構成である。

連続パルス発生部１０１は、単独パルスの繰り返し周期より短い時間間隔で、単独パルスに加えて、少なくとも１つの別のパルスが連なった連続パルス信号を発生する。連続するパルスそれぞれの幅、パルスの間隔については後に詳細に記載する。変調部１０２は、連続パルス信号に情報を与えることで、通信対象の装置に対し、情報を伝達することを可能とする。

周波数変換部１０３は、変調された連続パルス信号を、通信装置が無線通信可能な使用周波数帯の信号（連続パルスコサイン波形信号）へと周波数変換する。連続パルスコサイン波形信号は、帯域制限部１０４で帯域制限を行った後、電力調整部１０５で送信電力の調整を行い、アンテナ１０６から送信される。

引き続き、各機能について具体的な構成例について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における連続パルス発生部の構成を示すブロック図である。矩形波発生部２０１で発生した連続する矩形波は２分岐されて、一方を任意の時間だけ第１遅延部２０２で遅延させ、論理積（ＡＮＤ）部２０３に入力する。さらに第１遅延部２０２の出力を第２遅延部２０４で遅延させＡＮＤ部２０５に入力する。ＡＮＤ部２０３およびＡＮＤ部２０５の出力を論理和（ＯＲ）部２０６に入力することで、その出力として２つのパルスが連なった連続パルス信号を生成する。なお、連続パルス信号のそれぞれのパルスの幅、パルス間隔は、第１遅延部２０２、第２遅延部２０４の遅延時間を変えることで任意に調整可能である。

図３は、本発明の実施の形態１における前述の図２とは異なる構成の連続パルス発生部の構成を示すブロック図である。

図３は、遅延回路と論理回路の位置を変えることで、論理回路の少ない構成としている点が、図２とは異なる。図３において、矩形波発生部２０１で発生した連続する矩形波は２分岐されて、一方を任意の時間だけ第１遅延部２０２で遅延させ、ＡＮＤ部２０３に入力する。さらにＡＮＤ部２０３の出力を２分岐し、一方を任意の時間だけ第３遅延部３０１で遅延させ、ＯＲ部２０６に入力することで、その出力として２つのパルスが連なった連続パルス信号を生成する。なお、連続パルス信号のそれぞれのパルスの幅、パルス間隔は、第１遅延部２０２、第３遅延部３０１の遅延時間を変えることで任意に調整可能である。

図４（ａ）は、本発明の実施の形態１における送信装置の変調部の構成を示すブロック図である。本変調部１０２の変調方式はパルス位置変調（ＰＰＭ変調）である。簡単のために２値の場合について記載するが、変化させるパルスの位置を増やし、４値またはさらに多値化しても同様に実現可能である。図４（ａ）において、連続パルス発生部１０１から出力された連続パルス信号は、別途入力されるデータ信号によって、切り替え部４０１で２つの端子に切り替えて出力される。

データ信号の値が“０”の場合は合成部４０３にそのまま入力され、データ信号の値が“１”の場合は、矢印で示したように、遅延部４０２で適当な時間遅延させた後、合成部４０３に入力される。図４（ｂ）は、本発明の実施の形態１の送信装置の変調部１０２における各信号の時間関係を示すイメージ図である。ここでは遅延部４０２の遅延時間を、データ信号の１シンボル時間Ｔｓの半分とした場合を示している。

なお、図４（ａ），（ｂ）では変調部１０２の変調方式がＰＰＭ変調の場合で説明したが、図５（ａ）に示すように、反転部５０２によって切り替え部５０１からの信号を反転して合成部５０３に入力し、図５（ｂ）に示すようにパルスの位相に情報を付加する、バイフェーズ（以下、Ｂｉｐｈａｓｅと記す）変調としても同様に実施可能である。

また、図６（ａ）に示すように減衰器６０１を用いることによって信号の振幅を変えて、図６（ｂ）に示すようにパルスの振幅に情報を付加する、パルス振幅変調（ＰＡＭ変調）としても同様に実施可能である。ＰＡＭ変調としては、図７（ａ）に示すように連続パルス発生部１０１と変調部１０２とを一体化し、連続パルス発生過程に振幅変調の機能を組み込むことで、図７（ｂ）に示すような連続パルス信号の一方のパルスのみに振幅変調することや、図８（ａ）に示すように可変減衰器８０２ａ、８０２ｂを用いて、図８（ｂ）に示すような連続パルス信号の両方に、それぞれ別の振幅変調をすることによっても同様に実施可能である。

図９は、本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図９において、周波数変換部９０１ａは、例えば発振器９０２とミキサ９０３とから構成され、連続パルス信号入力端子９０４から入力された連続パルス信号と発振器９０２から出力されたコサイン波形信号とを、ミキサ９０３で乗ずることにより、ミキサ９０３は連続パルスコサイン波形信号を生成し、連続パルスコサイン波形信号出力端子９０５から出力する。

図１０は、前述の図９とは異なる構成の本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図１０において、ミキサ９０３ではなく、スイッチ１００１を用いている点が図９と異なる。図１０において、周波数変換部９０１ｂは、発振器９０２とスイッチ１００１とから構成され、連続パルス信号でスイッチ１００１をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）することによって連続パルスコサイン波形信号を生成する。

また、図１１は、前述の図９、図１０とは異なる本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。ミキサ９０３やスイッチ１００１を用いずに、発振器１１０１の発信動作を直接ＯＮ／ＯＦＦする点が図９、１０と異なる。周波数変換部９０１ｃは、間欠的に発振の開始／停止動作が可能な発振器１１０１のみで構成され、連続パルス信号を制御信号として発振器１１０１の発振開始／停止させることによって連続パルスコサイン波形信号を生成する。

以下に、連続パルスコサイン波形の特性を示す。

図１２（ａ）は、本発明の実施の形態１の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す波形図であり、図１２（ｂ）は、それらのパルス波形周波数軸特性を示す図である。連続パルスコサイン波形信号１２０１、単一パルスコサイン波形信号１２０２は共に、２４ＧＨｚのコサイン波形信号より構成されており、単一のパルス幅は１ｎｓとしている。連続パルスコサイン波形信号１２０１は、２つのパルスを連続させた例を示しており、パルスの間隔は１ｎｓとしている。

単一パルスコサイン波形信号１２０４の周波数スペクトラムが中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約２ＧＨｚに広がっているのに対し、連続パルスコサイン波形信号１２０３の周波数スペクトラムは、中心周波数は２４ＧＨｚで同じであるが、帯域は約０．５ＧＨｚと１／４に狭まっている。また、スペクトラム中の最大値から１０ｄＢおよび２０ｄＢ以内となる帯域も単一パルスコサイン波形信号１２０４は、１０ｄＢ帯域は１．６ＧＨｚ（以下、１．６ＧＨｚ＠１０ｄＢというように記す）、２０ｄＢ帯域は１．８ＧＨｚ（以下、１．８ＧＨｚ＠２０ｄＢというように記す）であるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１２０３は、１．２ＧＨｚ＠１０ｄＢ、１．４ＧＨｚ＠２０ｄＢであり、使用する帯域を０．４ＧＨｚ狭めることが可能である。

図１３（ａ）は、本発明の実施の形態１の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、図１３（ｂ）はそれらのパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１２と異なるのは、適当な立上り／立下り特性を与えた点である。図１３（ａ）に示す連続パルスコサイン波形信号１３０１、単一パルスコサイン波形信号１３０２は共に、２４ＧＨｚのコサイン波形信号より構成されており、単一パルスコサイン波形信号１３０２のパルス幅は２．１ｎｓとしている。

連続パルスコサイン波形信号１３０１は、２つのパルスを連続させた例を示しており、パルス幅１．３ｎｓのパルスをパルス間隔−０．５ｎｓ、つまり０．５ｎｓだけ重なる波形としている。単一パルスコサイン波形信号１３０４の主スペクトラムは中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約１．２ＧＨｚに広がり、これに隣接する成分のスペクトラムとの電力差が約１２ｄＢであるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１３０３の主スペクトラムは中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約１．２ＧＨｚに広がり、これに隣接する成分のスペクトラムとの電力差を約２０ｄＢと大きくすることが可能である。

以上の構成とすることで、例えば図４（ｂ），図５（ｂ），図６（ｂ），図７（ｂ），図８（ｂ）に示すように、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力する。具体的には、例えば図１２（ａ）では、パルス間隔は１ｎｓの場合で示している。この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置側を小型かつ安価に実現できる。

なお、パルス間隔（Ｐｔ）をパルス幅（Ｔ）に対し、０≦Ｐｔ≦３Ｔとすれば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能である。連続するパルスが相関関係にあることを利用しているため、パルス間隔はパルス繰り返し周期の半分より短ければよい。しかし、パルス間隔を広げることはパルス繰り返し周期を長くすることになり、一定時間に発生するパルス数を減らしてしまう。これでは伝達可能な情報量が減ってしまうため、現実的には時間差０〜３Ｔ程度となる。

時間差がパルス幅以下では複数のパルスが重なってしまうが、パルスの周波数を変えたり、重ねることで、例えば図１３（ａ），１３（ｂ）にあるように主帯域（図中では２５ＧＨｚ）の電力を低くして、やや帯域を広げ、合わせてサイドローブ（図中では２２．８ＧＨｚや２５．２ＧＨｚ）を大幅に抑圧する効果が得られる。これにより、平均電力と最大電力で送信電力を規定される通信方式で、本実施の形態を用いれば、帯域内に平均的にスペクトラムを広げることで総送信電力を大きくできる。その結果、通信距離を長く、または誤りの少ない通信を実現できると共に、帯域外電力を下げることで、これを抑圧するために機器に実装されるフィルタの実現を容易にする。これにより、機器の低コスト化、小型化を実現できるといった新たな効果を奏する。

（実施の形態２）
図１４（ａ）は、本発明の実施の形態２における送信装置の連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図、図１４（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１５は、本発明の実施の形態２における送信装置の連続パルス発生部１４０５から周波数変換部１４０６を示すブロック図である。

本実施の形態において、前述の実施の形態１と異なるのは、連続パルスコサイン波形信号の連続するパルスのコサイン波形信号を、異なる周波数の信号とした点である。

図１２（ａ），（ｂ）と異なり、連続するパルスのコサイン波形信号は異なる周波数の信号である。図１４（ａ）において、連続パルスコサイン波形信号１４０１は、２３．５ＧＨｚのコサイン波形信号と２４．５ＧＨｚのコサイン波形信号より構成されている。単一パルスコサイン波形信号１４０２は、２４ＧＨｚのコサイン波形信号より構成されている。パルス幅は単一パルスコサイン波形信号１４０２を２．０ｎｓ、連続パルスコサイン波形信号１４０１は２つのパルスを連続させた例を示しており、パルス幅１．０ｎｓのパルスをパルス間隔０ｎｓ、つまり時間差なく２．０ｎｓとなる波形としている。

パルス発生時間は共に２．０ｎｓであるが、単一パルスコサイン波形信号１４０４の主スペクトラムは中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約１．０ＧＨｚ＠１０ｄＢに広がるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１４０３の主スペクトラムは中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約２ＧＨｚ＠１０ｄＢに広がり、単位周波数あたりの電力も約１０ｄＢ引き下げることが可能である。

その実現手段は、図２および図３、図９、図１０、図１１と若干異なり、連続パルス信号は、連続パルス発生部１４０５では連なるパルスに合成されないまま、変調部１４２０の第１変調器１４２１と第２変調器１４２２とでそれぞれデータ信号で変調された後に、周波数変換部１４０６に入力され、それぞれ周波数の異なる２つの発振器１４１２、１４１３に加えられ、合成部１４１４で周波数の異なる連続するコサイン波形信号として生成され、コサイン波形信号出力端子１４１５より出力される。

なお、実施の形態２では、連続パルス発生部１４０５で発生した連続パルスに変調部１４２０で変調した後に、周波数変換部１４０６で周波数を変換する場合で説明したが、本発明はこれに限定されることなく、連続パルス発生部で発生した連続パルスを、周波数変換部で周波数変換した後に、変調部で変調しても同様の効果が得られるものである。

従来は、単一パルスを適当な繰り返し周期で生成し、これに位置、振幅、位相等の変調をすることで通信を行っていた。一方、本発明では、パルスを１つではなく２つ以上セットにし、これを適当な繰り返し周期で生成し、これを連続パルスと呼ぶ。従来の単一パルスを用いるやり方ではパルスのエンベロープのみで周波数スペクトラムが決まってしまうため、スペクトラムの周波数特性を制御するには、１ｎｓ以下の短いパルスのエンベロープの形をコントロールする必要があり、実現するのは困難であり得た。しかし、連続パルスを使えば、個々のエンベロープではなく、パルスの間隔、振幅差、位相差、周波数差を変えることでスペクトラムの周波数特性をコントロールすることができる。パルス間隔、振幅差、位相差、周波数差をコントロールすることは容易であり、連続パルスを用いてスペクトラムの周波数特性を制御することは、実現性が高い。

図１６（ａ）は、本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、図１６（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１４（ａ），（ｂ）と異なるのは、連続するパルスのパルス間隔を１．０ｎｓとした点である。この場合、連続パルスコサイン波形信号１５０３の主スペクトラムは、中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約２．２ＧＨｚ＠１０ｄＢとなり、特長的なのは２４ＧＨｚの信号発射を３０ｄＢ以上抑圧できる点である。

図１７（ａ）は、本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、２ｎｓ〜３ｎｓに存在する２つの周波数の異なるパルスを重ねた場合の時間軸特性である。２つの周波数の異なるパルスは、パルスの最初では位相が異なるため、その振幅は完全ではないが足し合わされる。何周期か経つと位相関係が変化し、振幅が相殺される。また何周期か経つとさらに位相関係が変化し、振幅が足し合わされるようになる。

図１７（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１４（ａ），（ｂ）と異なるのは、連続するパルスのパルス間隔を−１．０ｎｓ、つまり全て重なるようにした点である。この場合、連続パルスコサイン波形信号１６０３の主スペクトラムは、中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約２．２ＧＨｚ＠１０ｄＢとなり、特長的なのは２４ＧＨｚの信号発射を３０ｄＢ以上抑圧できる点である。

図１８（ａ）は、本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、図１８（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１７（ａ），（ｂ）と異なるのは、連続するパルスのコサイン波形信号を同一位相とせず、適当な位相差を有するようにした点である。例えば、図１８（ａ），（ｂ）では位相差が３０度の場合を示している。

この場合、単一パルスコサイン波形信号１７０４、連続パルスコサイン波形信号１７０３共に主スペクトラムは、中心周波数２４ＧＨｚ、帯域約３ＧＨｚ＠５０ｄＢとすると、中心周波数での電力に対し、１０ｄＢ低い電力となる帯域を、単一パルスコサイン波形信号１７０４が２ＧＨｚであるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１７０３では２．５ＧＨｚと広げることが可能で、使用帯域に効率よく使用することが可能な点である。図１８（ａ）に示す波形も、図１７（ａ）と同様の理由で、初期位相が異なるため、振幅が相殺される時間が異なり、振幅が変化する。

通常の通信を含めて、通信における周波数帯域の使い方は、信号を出してよい帯域（通信帯域）、それに隣接する信号を出してはいけない帯域（隣接帯域）がある。また、通常の通信では最大電力のみ規制されるのに対し、パルス通信独特の規制として、送信電力は通信帯域内の最大電力と平均電力の両方で決められる。つまりパルス通信で最も送信電力を大きくする方法は、通信帯域内に均一に信号を出すことである。しかしながら、例えば通常の矩形パルスでは図１８（ｂ）の単一パルスコサイン波形信号１７０４に示すように、帯域の両端が落ちてしまい、総電力で数ｄＢ低い電力しか送れない。これに対し、連続パルスでは連続パルスコサイン波形信号１７０３に示すように両端の落ち方を改善しているので、総電力を大きくすることができる。

図１９（ａ）は、本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、図１９（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１８（ａ），（ｂ）と異なるのは、連続するパルスのコサイン波形信号の位相差を異なる値にした点である。初期位相を制御することでパルスの時間波形、周波数スペクトラムを任意に制御できる。

この場合、単一パルスコサイン波形信号１８０４、連続パルスコサイン波形信号１８０３共に主スペクトラムは中心周波数２４ＧＨｚである。中心周波数での電力に対し、１０ｄＢ低い電力となる帯域を、単一パルスコサイン波形信号１８０４が１．４ＧＨｚであるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１８０３では２．０ＧＨｚと広げることが可能で、使用帯域に効率よく使用することが可能な点である。

ここで本発明の連続パルスで隣接帯域をどれだけ抑圧できるかについて説明する。例えば図１９（ｂ）で隣接帯域が２２．２ＧＨｚとすると、従来の単一パルスでは２２．５ＧＨｚにある山の成分は２４ＧＨｚにある山で一意に決まってしまうが、本発明の連続パルスとすることで２２ＧＨｚにある山の成分を低く抑えることができる。つまりは、連続パルスとすることで隣接帯域に発生する成分を低くできる。隣接帯域の成分はフィルタで抑圧する必要があるため、もともと発生する成分が小さいことはフィルタが簡単なものですむという大きな効果を得ることができる。以上のように、本発明の連続パルスを用いることで、メインの信号成分だけでなく、サイドに発生する信号成分も容易にコントロールすることができる。

図２０（ａ）は、本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、図２０（ｂ）は、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図１６（ａ），（ｂ）と異なるのは、連続するパルスのコサイン波形信号の位相差を異なる値として中心周波数を変えた点である。この場合、単一パルスコサイン波形信号１９０４の主スペクトラムは、中心周波数２４ＧＨｚであるのに対し、連続パルスコサイン波形信号１９０３の主スペクトラムは中心周波数２３．４５ＧＨｚである。このことにより位相を任意に変化させることで中心周波数を変化させることが可能である。

以上の構成とすることで、複数のインパルス波形を、パルス繰り返し周波数より短い、任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置側を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態３）
図２１（ａ）は、本発明の実施の形態３の送信装置における変調器の構成を示す図、図２１（ｂ）は、同変調器における波形信号を示す図である。

本実施の形態において、実施の形態１と異なるのは、変調連続パルス信号を、特定のデータ列のときのみパルス間隔を狭めて構成した点である。図２１（ａ）において、データ信号によってパルス信号は変調されるが、データ信号はまずデータ並び判定器３３０１に入力される。データ並び判定器３３０１はデータ信号中の特定のデータ列を判定する。特定のデータ列としては例えば、‘１’の連続としてもよい。

図２１（ｂ）を用いて各信号の概要を説明する。データ信号は‘１’または‘０’が任意に繰り返される信号である。パルス信号は送信されるパルス幅を決める信号である。基本的な変調方式として、例えばオン・オフ・キーイング（以下、ＯＯＫと記す）変調を選択すると、‘１’ではパルスが存在し、‘０’ではパルスが存在しない。さらに、データ並び判定器で‘１’が２つ並んでいることを判定した場合、連続する‘１’では、２つのパルスの位置に寄せる。

以上の構成とすることで、連続する‘１’といった特定のデータ列において、複数のインパルス波形を、パルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することができる。これにより、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置側を小型かつ安価に実現できる。なお、以上の説明では変調方式としてＯＯＫ変調を用いた例を示したが、図２１（ｂ）にさらに示すように、Ｂｉｐｈａｓｅ変調、ＰＰＭ変調においても同様の効果が得られる。

また、以上の説明では特定のデータ列として、‘１’が２つ連続した場合について説明したが、‘１’が３つ以上等の場合にパルス位置を寄せるように制御することで、周波数スペクトラムの制御パラメータを増やし、より自由度の高いスペクトラム制御を行うことで、周波数抑圧や帯域制限の機能を高めるように構成してもよい。

（実施の形態４）
図２２は、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である。前述の実施の形態１、実施の形態２の送信装置から送信された信号を受信する受信装置について説明する。

図２２において、パルスを用いた通信装置である受信装置は、送信装置からの連続パルス信号を受信するアンテナ２００１と、アンテナ２００１で捕捉した信号の帯域を制限する帯域制限部２００２と、帯域制限部２００２を通過した信号の周波数を変換する周波数変換部２００３と、周波数変換部２００３で変換した信号を復調する復調部２００４とを備える。連続パルス信号はアンテナ２００１で受信され、帯域制限部２００２で所望の信号のみを取り出し、周波数変換部２００３にてデジタル信号処理可能な信号に周波数変換され、復調部２００４にて復調されデータ信号が抽出される。

引き続き、各機能について具体的な構成例について説明する。図２３（ａ）は、本発明の実施の形態４における受信装置に含まれる周波数変換部の構成を示すブロック図であり、図２３（ｂ）および図２３（ｃ）は、同周波数変換部における信号イメージを示す図である。さらに、図２３（ａ）は、周波数変換部２１０１の対象となる変調方式を、送信装置の実施の形態１における図４（ａ），（ｂ）に示すような２値ＰＰＭを用いた場合について示す。本構成はエンベロープ検波となっており、他の装置（送信装置といった通信対象）より２値ＰＰＭ変調されて送信された信号は、本装置のアンテナ２００１で受信され、帯域制限フィルタ（帯域制限部２００２）によって通信帯域外の不要電波を除去し、周波数変換部２１０１の受信信号入力端子２１０２に受信信号として入力される。

入力された受信信号は、検波部２１０３およびＬＰＦ２１０４によって高周波成分を取り除き、積分処理することによってパルス状信号が再現される。検波部２１０３は、例えばダイオードを用いた整流回路によって実現可能である。図２３（ｂ）において、受信信号は２つの連続するパルスがセットになっている。これを検波部２１０３にて整流する。本例の検波出力は半波整流した信号である。なお、整流方法は半波倍整流、全波整流でもよい。検波出力はＬＰＦ２１０４にて積分されることにより、周波数変換部２１０１の出力信号となり、周波数変換後の受信信号出力端子２１０５から出力される。なお、ＬＰＦ２１０４の周波数特性によって図２３（ｃ）に示すように、連続するパルスをそのまま出力信号としてもよい。

以上の構成とすることで、送信信号を検波器のような簡単な受信部で復調でき、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い、任意の時間間隔で連続して出力することができる。それにより、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することができ、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた受信装置および通信システムの受信装置側を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態５）
図２４（ａ）は、本発明の実施の形態５における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図２４（ｂ）は、同受信装置の周波数変換部における信号イメージを示す図である。本実施の形態が、前述の実施の形態４と異なるのは、受信復調方式にエンベロープ検波方式ではなく、同期検波方式を用いている点である。

図２４（ａ）に示す周波数変換部２２０１の対象となる変調方式として、図４（ａ），（ｂ）に示すような２値ＰＰＭ変調信号を復調する場合について説明する。本構成は同期検波となっており、前述の実施の形態４のエンベロープ検波とは異なり、周波数変換部２２０１内に相関用連続パルスコサイン波形信号生成部２２０３を有し、受信信号入力端子２２０２から入力された受信信号と相関用連続パルスコサイン波形信号生成部２２０３からの相関信号とを相関器２２０４に入力することによって相関させ、この結果を用いて後述の復調部における復調処理を行うことで、例えばパルスが存在しない部分でのノイズ等による判定誤りを低減することができる。

本構成では、ＬＰＦ２１０４を通過した相関器２２０４の出力を相関判定部２２０５にてモニタリングし、相関用信号と受信信号の時間タイミングのずれを検出して、相関タイミング調整用の信号を相関用連続パルスコサイン波形信号生成部２２０３にフィードバックする。相関用連続パルスコサイン波形信号生成部２２０３は、この信号を元に相関信号の出力タイミングを変更することで同期を確立する動作を行う。図２４（ｂ）において、相関用信号を、ＰＰＭの変調の“０”、“１”のいずれの位置に対しても、２つの連続するパルスが存在するようにする。但し、“０”と“１”では連続するパルスの位相が１８０度反転しており、相関器出力は“０”と“１”の位置によって正、負逆の波形となる。

以上の例では受信信号と相関信号のタイミングが一致している（同期状態）場合を示したが、受信信号と相関信号には時間関係に関連はないため、何らかの手段でタイミングを一致させる必要がある。そのため、ＬＰＦ２１０４の出力を相関判定部２２０５に入力し、例えば、信号の積算電力がある一定値以下ではタイミング不一致と判断して、相関タイミング調整を相関用連続パルスコサイン波形信号生成部２２０３に指示することで、図２４（ｂ）に示すようにタイミングが一致した状態とする。

例えばタイミングかずれている場合の信号を図２４（ｃ）に示す。ここでは連続するパルスの一方にしか相関信号が一致しておらず、図２４（ｂ）と比べると積算電力は半分となる。なお、これ以上ずれている場合は、相関器２２０４の出力には信号は現れない。

以上の構成とすることで、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い、任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた受信装置および通信システムの受信装置側を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態６）
図２５（ａ）は、本発明の実施の形態６における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図２５（ｂ）および図２５（ｃ）は、同受信装置の周波数変換部における信号イメージを示す図である。本実施の形態が、前述の実施の形態４および実施の形態５と異なるのは、受信復調方式にエンベロープ検波方式、同期検波方式ではなく、遅延検波方式を用いている点である。

図２５（ａ）に示す周波数変換部２３０１の対象となる変調方式として、図４（ａ），（ｂ）に示すような２値ＰＰＭ変調信号を復調する場合について説明する。本構成は遅延検波となっており、前述の同期検波とは異なり、相関用連続パルスコサイン波形信号生成部は用いない。代りに、受信信号入力端子２２０２から入力された受信信号を、遅延部２３０２を用いて遅延させた相関信号を、相関器２２０４に入力することによって受信信号と相関させ、この結果を用いて後述の復調部における復調処理を行うことで、例えばパルスが存在しない部分でのノイズ等による判定誤りを低減することができる。

図２５（ｂ）において、２値ＰＰＭを遅延検波する場合は、以下の４つの状態が考えられる。「状態」とは、遅延検波の方法を意味する。ＯＯＫ変調では、“０”が１／２の確率で存在する。よって“０”が連続した場合、これに応じた遅延量分だけ遅延量の異なる相関関系を用いないと相関出力が得られない。（１）“０”連続、（２）“１”連続、（３）“０”から“１”、（４）“１”から“０”。これを判定するために、例えば相関器２２０４と遅延部２３０２とを３系列とし、遅延部２３０２の遅延を前述の４つ状態の、（１）または（２）、（３）、（４）で相関出力が存在する値とする。信号イメージは相関信号１〜３となる。これを受信信号と相関させることによって相関器出力１〜３が得られる。相関器出力１は状態（４）、相関器出力２は状態（１）または（２）、相関器出力３は状態（３）を示す。

なお、以上の説明では図４（ａ），（ｂ）に示すような２値ＰＰＭ変調信号の周波数変換部および復調部について述べたが、同様にして図５（ａ），（ｂ）に示すようなＢｉｐｈａｓｅ変調、図６（ａ），（ｂ）に示すようなＰＡＭ変調についても、遅延検波でＢｉｐｈａｓｅ変調、ＰＡＭ変調の信号を受信する技術は公知であり、同様に実施可能である。

以上の構成とすることで、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通信システムの受信装置側を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態７）
図２６（ａ）は、本発明の実施の形態７における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図２６（ｂ）は、同受信装置の周波数変換部２４０１における信号イメージを示す図である。本実施の形態が、前述の実施の形態４および実施の形態５と異なるのは、連続するパルスコサイン信号間の波形相関ではなく、連続するパルスコサイン信号波形の最初のパルス信号と２番目のパルス信号の相関を用いている点である。

図２６（ａ）に示す周波数変換部２４０１の対象となる変調方式として、図７に示すような２値ＰＡＭ変調信号を復調する場合について説明する。受信信号入力端子２４０２から入力された受信信号と、この受信信号を遅延部２４０３により遅延させた信号とを、比較器２４０４に入力し、２つの信号が同一振幅か否かの判定を行う。図２６（ｂ）において、通常のＰＡＭ変調では、信号の有無で“０”、“１”の判定を行うため、例えば信号と雑音の電力比によって、信号の有無を判断する閾値レベルを変化させることが必要となってくる。

しかしながら、上記構成であれば１つ目と２つ目のパルスの振幅を比較し、振幅の差を求める。ＰＡＭで差動符号化することは公知技術であり、例えば、前のパルスに対して振幅が大きければ“１”、同じであれば“０”とする。このように、閾値を変化させる必要はなく、共にほぼ同一の時刻に加えられた雑音、つまり、ほぼ等しい雑音の加わった信号間の振幅を比較するため、雑音の影響を効果的に除去することが可能である。

以上の構成とすることで、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い、任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通信システムの受信装置を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態８）
図２７（ａ）は、本発明の実施の形態８における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図２７（ｂ）は、同受信装置の周波数変換部２５０１における信号イメージを示す図である。本実施の形態が、前述の実施の形態４〜実施の形態７と異なるのは、連続するパルスコサイン信号の一方をデータの伝送ではなく、変調信号を復調するための波形相関用の信号として、パルスコサイン信号の一方を用いている点である。

本実施の形態の送信装置は、図１の構成に、さらに単一パルスを発生し、送信データでパルス位置変調して出力する単一パルス送信部（図示せず）と、他の周波数変換部（図示せず）とを、連続パルス発生部１０１、変調部１０２、周波数変換部１０３と並列に備え、帯域制限部１０４に入力される。また、本実施の形態の受信装置は、図２２の構成の周波数変換部２００３が、２つの信号を受信可能な２信号受信部（図示せず）を構成している。２信号受信部は、受信信号と相関信号とを出力し、これらの出力は図２７（ａ）の受信信号入力端子２５０２と相関信号入力端子２５０３とに入力される。

図２７（ａ）に示す周波数変換部２５０１の対象となる変調方式として、２値ＰＰＭ変調信号を復調する場合について説明する。受信装置は、ＰＰＭ変調された受信信号と、ＰＰＭ変調されたパルス変調位置に応じて複数のパルスが連続して構成された相関信号とを受信し、それぞれを周波数変換部２５０１に入力する。この際、受信信号を受信信号入力端子２５０２から相関器２５０４に入力し、相関信号を相関信号入力端子２５０３から相関器２５０４に入力し、ＬＰＦ２５０５で積分することによって判定を行う。

ＰＰＭ変調された信号を例えば遅延検波すると、相関信号の波形は全て同一の位相となるため、“０”、“１”の判定は信号の有無と、“０”および“１”を示すパルス位置に信号が同時に存在しないことをもとに判定を行うため、信号判定の基準となる閾値電圧の決定回路や、“０”および“１”に存在する信号と、雑音等によって誤って検出された誤検出信号の批准回路が複雑となる。

しかしながら、図２７（ｂ）に示す各波形のように、上記構成であればＰＰＭ変調された受信信号の各パルス位置に対応して相関用のパルスが送信されているため、必ず相関器２５０４は相関出力を生成することができる。ここで相関用パルスは送信側が生成するため、変調するパルスの位置は固定であっても、例えばランダムに変更しても受信側で相関することが可能である。さらに、１つ目と２つ目のパルスの位相を異なものとすれば、図２７（ｂ）に示すように“０”および“１”を示すパルス位置の相関波形は位相が異なるため、閾値電圧は０Ｖとなり、各信号のピーク電圧を維持するだけで所望信号の電圧値が支配的になるため、誤検出信号の影響は簡単に抑圧することができる。

以上の構成とすることで、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い、任意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成することで、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通信システムの受信装置を小型かつ安価に実現できる。

（実施の形態９）
図２８は、本発明の実施の形態９における通信システムの構成を示す模式図であり、実施の形態１〜８における連続パルスを用いた送信装置および受信装置を搭載した通信システムの一例である。図２８において、ホームサーバ３１０１は、パルス通信によって放送コンテンツをテレビ（ＴＶ）３１０２に供給する。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３１０３、３１０４は相互に狭帯域の無線システムで通信を行っている。

狭帯域通信を行っているＰＣ３１０３、３１０４にとって、ホームサーバ３１０１とＴＶ３１０２とが行うパルス通信の信号は妨害波である。例えば図１２（ａ），（ｂ）をもって説明すると、２３．２ＧＨｚを中心周波数とする狭帯域通信がある場合、従来の単一パルスコサイン波形を用いた場合と、本発明の連続パルスコサイン波形を用いた場合では狭帯域通信に与える電力は約２０ｄＢの差があり、狭帯域通信の中心周波数が２３．８ＧＨｚであれば、約５０ｄＢの差があり、その影響は大きく異なる。

なお、前述とは逆に、ＰＣ３１０３、３１０４間の狭帯域通信の信号は、ホームサーバ３１０１とＴＶ３１０２とのパルス通信の妨害波である。この場合、複数の連続するパルスの中で狭帯域通信信号との波形相関の低いパルスに情報を与えることによって影響を低減することができる。

以上の無線システムでは、前述の実施の形態１〜８の連続パルスを用いた送信装置および受信装置を用いることで、簡単な構成で、安価にパルス通信システムを実現できる。

（実施の形態１０）
図２９（ａ）は、本発明の実施の形態１０における通信システムの構成を示す模式図である。図２９（ｂ）は、同通信システムの受信装置の構成を示すブロック図であり、図２９（ｃ）および図２９（ｄ）は、同通信システムにおける信号イメージを示す図である。具体的には、本実施の形態の通信システムは、本発明の実施の形態１〜８における連続パルスを用いた送信装置および受信装置を搭載して通信し、距離を測定する測距システムである通信システムの一例である。

図２９（ａ）において、第１移動体３２０１と第２移動体３２０２とは共に移動しており、第１移動体３２０１は送信装置（図示せず）と、この送信装置が送信し他の物体に当たって反射した信号を受信する受信装置（図示せず）を備えることで通信を行い、第１移動体３２０１が第２移動体３２０２までの距離を測るシステムの例を示している。測距エリア３２０３は、第１移動体３２０１が測距可能な範囲である。

図２９（ａ），（ｂ）を用いて、本実施の形態の通信システムにおける測距動作を説明する。第１移動体３２０１の送信装置から発射されたパルス信号は第２移動体３２０２に到達、反射して再び第１移動体３２０１に戻ってくる。戻ってきた信号は、第１移動体３２０１の受信装置の受信アンテナ３２１０で受信され、受信高周波部３２１１で周波数変換され、パルス波形が得られる。

得られたパルス波形の受信時刻と発射したパルスの送信時刻情報とをもとに、フライングタイム算出部３２１２でその時間差を算出し、電波の伝搬速度で換算することによって距離情報とする。しかしながら図２９（ｃ）に示すように、送信パルス波形３２１３を矩形波としても、送信装置および受信装置内でのＩＣやアンテナの周波数帯域制限や雑音の付加、第２移動体３２０２からの反射時の散乱、受信時のマルチパス成分や、他の電子機器からの干渉波によって変形した受信パルス波形３２１４となる。

従来は、この変形した波形のピーク付近を判定点として受信パルス到達時刻としていたため、波形変形の時間変化も加わって、時刻があいまいになりやすく正確な距離測定が困難であった。また、これを解決する方法としては、パルス幅を狭くするしかなく、回路実現が非常に困難であった。これに対し、図２９（ｄ）に示す連続パルス波形を用いた方法では、連続するパルスの間に第１の判定点、従来どおりの波形ピーク付近を第２の判定点とすることで、時刻決定のポイントを複数にすることが可能であり、測定精度が向上し、より正確な距離測定が可能となる。

なお、第１の判定点は、連続するパルスの間隔を狭くすることにより、非常に短い時間だけパルスが存在しないこととなるため、短パルスを用いた場合の、測定用パルスを短パルス化するのと同様の効果が得られる。

以上、本実施の形態の通信システムである測距システムでは、前述の実施の形態１〜８の連続パルスを用いた送信装置および受信装置を用いることで、簡単な構成で、安価にパルス測距システムである通信システムを実現できる。

なお、上記の実施の形態１〜１０では、通信が無線の場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、同軸ケーブル、導波管、光ファイバーなどの有線であっても同様の効果を有する。

以上のように、本発明は、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生させ伝送信号として用いることで、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができ、これらの特性により、他システムへの影響を少なくできるという効果を有する送信装置を、また、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生する連続パルスを用いて送信された信号を、受信復調して送信データを受け取ることができるという効果を有する受信装置を、およびそれらを組み合わせた通信システムを提供することができ、主としてマイクロ波、ミリ波を用いたパルス無線における送信装置、受信装置およびそれらを用いた通信システム等として有用である。

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における送信装置の連続パルス発生部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における送信装置の連続パルス発生部の別の構成を示すブロック図 （ａ）本発明の実施の形態１における送信装置の変調部の構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すイメージ図 （ａ）本発明の実施の形態１における送信装置の変調部の構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すイメージ図 （ａ）本発明の実施の形態１における送信装置の変調部の構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すイメージ図 （ａ）本発明の実施の形態１における送信装置の連続パルス発生部と変調部とを一体化した構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１の送信装置の一体化された連続パルス発生部と変調部とにおける各信号の時間関係を示すイメージ図 （ａ）本発明の実施の形態１における送信装置の連続パルス発生部と変調部とを一体化した構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１の送信装置の一体化された連続パルス発生部と変調部とにおける各信号の時間関係を示すイメージ図 本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の別の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図 （ａ）本発明の実施の形態１の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２における送信装置の連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 本発明の実施の形態２における送信装置の連続パルス発生部から周波数変換部の構成を示すブロック図 （ａ）本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図（ｂ）同パルス波形周波数軸特性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態３の送信装置における変調器の構成を示す図（ｂ）同変調器における波形信号を示す図 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 （ａ）本発明の実施の形態４における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図（ｂ）同周波数変換部における信号イメージを示す図（ｃ）同周波数変換部における信号イメージを示す図 （ａ）本発明の実施の形態５の受信装置における周波数変換部の構成を示すブロック図（ｂ）同周波数変換部における信号イメージを示す図（ｃ）同周波数変換部における信号イメージを示す図 （ａ）本発明の実施の形態６の受信装置における周波数変換部の構成を示すブロック図（ｂ）同周波数変換部における信号イメージを示す図（ｃ）同周波数変換部における信号イメージを示す図 （ａ）本発明の実施の形態７の受信装置における周波数変換部の構成を示すブロック図（ｂ）同周波数変換部における信号イメージを示す図 （ａ）本発明の実施の形態８の受信装置における周波数変換部の構成を示すブロック図（ｂ）同周波数変換部における信号イメージを示す図 本発明の実施の形態９における通信システムの構成を示す模式図 （ａ）本発明の実施の形態１０における通信システムの構成を示す模式図（ｂ）同通信システムの受信装置の構成を示すブロック図（ｃ）同通信システムにおける信号イメージを示す図（ｄ）同通信システムにおける信号イメージを示す図 従来の送信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１，１４０５ 連続パルス発生部
１０２，１４２０ 変調部
１０３，９０１ａ，９０１ｂ，９０１ｃ，１４０６，２００３，２１０１，２２０１，２３０１，２４０１，２５０１ 周波数変換部
１０４，２００２ 帯域制限部
１０５ 電力調整部（出力部）
１０６，２００１ アンテナ
２０１，１４０７ 矩形波発生部
２０２，１４０８ 第１遅延部
２０３，２０５，１４０９，１４１１ 論理積（ＡＮＤ）部
２０４，１４１０ 第２遅延部
２０６ 論理和（ＯＲ）部
３０１ 第３遅延部
４０１，５０１ 切り替え部
４０２，２３０２，２４０３ 遅延部
４０３，５０３，１４１４ 合成部
５０２ 反転部
６０１ 減衰器
７０１，８０２ａ，８０２ｂ 可変減衰器
８０１ 信号変換部
９０２，１１０１，１４１２，１４１３ 発振器
９０３ ミキサ
９０４ 連続パルス信号入力端子
９０５ 連続パルスコサイン波形信号出力端子
１００１ スイッチ
１２０１，１２０３，１３０１，１３０３，１４０１，１４０３，１５０１，１５０３，１６０１，１６０３，１７０１，１７０３，１８０１，１８０３，１９０１，１９０３ 連続パルスコサイン波形信号
１２０２，１２０４，１３０２，１３０４，１４０２，１４０４，１５０２，１５０４，１６０２，１６０４，１７０２，１７０４，１８０２，１８０４，１９０２，１９０４ 単一パルスコサイン波形信号
１４１５ コサイン波形信号出力端子
１４２１ 第１変調器
１４２２ 第２変調器
２００４ 復調部
２１０２，２２０２，２４０２，２５０２ 受信信号入力端子
２１０３ 検波部
２１０４，２５０５ ＬＰＦ
２１０５，２２０６，２４０５，２５０６ 周波数変換後の受信信号出力端子
２２０３ 相関用連続パルスコサイン波形信号生成部
２２０４，２５０４ 相関器
２２０５ 相関判定部
２４０４ 比較器
２５０３ 相関信号入力端子
３１０１ ホームサーバ
３１０２ テレビ（ＴＶ）
３１０３，３１０４ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３２０１ 第１移動体
３２０２ 第２移動体
３２０３ 測距エリア
３２１０ 受信アンテナ
３２１１ 受信高周波部
３２１２ フライングタイム算出部
３２１３，３２１５ 送信パルス波形
３２１４，３２１６ 受信パルス波形
３３０１ データ並び判定器
３３０２ パルス位置変調器

Claims (16)

1. 連続パルスを送信する送信装置であって、
   所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、
   前記送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、前記生成された複数のパルスを、前記調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、
   前記遅延された複数のパルスと前記生成された複数のパルスとを合成して、前記連続パルスを生成する合成部と、を含み、
   前記矩形波発生部のパルス繰り返し周期より短い時間間隔で連続して前記連続パルスを発生する連続パルス発生部と、
   前記連続パルス発生部で発生した前記連続パルスを送信データで変調する変調部と、
   前記変調部で変調した前記変調パルスを出力する出力部と、
   を含む送信装置。
2. 前記遅延期間は、前記生成された複数のパルスのパルス幅より短い
   請求項１記載の送信装置。
3. 前記遅延部は、前記生成した複数のパルスに、立上り遅延と立下り遅延との少なくとも一方を与える請求項１記載の送信装置。
4. 前記変調部で変調した変調パルスの周波数を変換する周波数変換部を含み、
   前記周波数変換部が変換した周波数は、任意に選択可能であり、
   前記出力部は、前記周波数変換部が変換した変換後の変調パルスを出力する請求項１記載の送信装置。
5. 前記連続パルス発生部で発生した連続パルスの周波数を変換する周波数変換部を含み、
   前記周波数変換部が変換した周波数は、任意に選択可能であり、
   前記変調部は、前記周波数変換部が変換した変換後の連続パルスを変調する請求項１記載の送信装置。
6. 前記連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力は、任意に設定可能である
   請求項１記載の送信装置。
7. 前記連続パルス発生部が、特定の送信データ信号の場合のみ、前記変調パルスを出力する請求項１記載の送信装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の送信装置から送信された前記変調パルスを受信する変調パルス受信部と、
   前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して、前記送信データを受け取る復調部と、を含む受信装置。
9. 連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の前記送信された変調パルスを受信する受信装置であって、
   前記送信装置から送信した前記変調パルスを受信する変調パルス受信部と、
   前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して前記送信データを受け取る復調部と、を含み、
   前記送信装置は、
   所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、
   前記送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、前記生成された複数のパルスを、前記調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、
   前記遅延された複数のパルスと前記生成された複数のパルスとを合成して、前記連続パルスを生成する合成部と、を含み、
   前記矩形波発生部のパルス繰り返し周期より短い時間間隔で連続して前記連続パルスを発生する連続パルス発生部と、
   を含み、
   前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位相変調された信号を復調する復調部であって、
   １つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの位相の変化を判定して復調する受信装置。
10. 連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の前記送信された変調パルスを受信する受信装置であって、
    前記送信装置から送信した前記変調パルスを受信する変調パルス受信部と、
    前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して前記送信データを受け取る復調部と、を含み、
    前記送信装置は、
    所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、
    前記送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、前記生成された複数のパルスを、前記調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、
    前記遅延された複数のパルスと前記生成された複数のパルスとを合成して、前記連続パルスを生成する合成部と、を含み、
    前記矩形波発生部のパルス繰り返し周期より短い時間間隔で連続して前記連続パルスを発生する連続パルス発生部と、
    を含み、
    前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス振幅変調された信号を復調する復調部であって、１つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの振幅の大小を判定して復調する受信装置。
11. 連続パルスを送信データで変調して得られた変調パルスを送信する送信装置の前記送信された変調パルスを受信する受信装置であって、
    前記送信装置から送信した前記変調パルスを受信する変調パルス受信部と、
    前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して前記送信データを受け取る復調部と、を含み、
    前記送信装置は、
    所定のパルス繰り返し周期の複数のパルスを生成する矩形波発生部と、
    前記送信する連続パルスの所定のスペクトラムの周波数特性に合わせて遅延期間を調整し、前記生成された複数のパルスを、前記調整された遅延時間だけ、遅延する遅延調整部と、
    前記遅延された複数のパルスと前記生成された複数のパルスとを合成して、前記連続パルスを生成する合成部と、を含み、
    前記矩形波発生部のパルス繰り返し周期より短い時間間隔で連続して前記連続パルスを発生する連続パルス発生部と、
    を含み、
    前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位置変調された信号を復調する復調部であって、１つ目のパルスをリファレンスとして２つ目以降のパルスの位置の変化を判定して復調する受信装置。
12. 単一パルスを発生し、前記送信データでパルス位置変調して、出力する単一パルス送信部をさらに含み、
    前記連続パルス発生部が発生する連続パルスは、複数の位相が異なるパルスを連続させたものであって、
    前記変調部では、前記連続パルス発生部で発生した連続パルスを変調せずに、前記出力部に入力する請求項１記載の送信装置。
13. 前記単一パルス送信部が出力するパルス位置変調信号と、前記連続パルスとを、同じ時間だけ任意の時間分、適宜位置を変化させる請求項１２記載の送信装置。
14. 請求項１２または請求項１３記載の送信装置から送信された信号を受信する受信装置であって、
    前記単一パルス送信部から出力されたパルス位置変調信号と、前記連続信号とを受信する２信号受信部と、
    前記２信号受信部で受信した２つの信号を乗じることでパルス位置によって相関信号を正、負異なる位相の信号に変換して情報を判定する相関判定部と、
    を含む受信装置。
15. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の送信装置と請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の受信装置と、を含む通信システム。
16. 請求項１２または請求項１３に記載の送信装置と請求項１４記載の受信装置と、を含む通信システム。

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