JP4845048B2 - 超広帯域無線通信装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域無線通信装置の構成を、図1に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の超広帯域無線通信装置100は、送信データの入力及び受信データの出力を行うデータ入出力部101と、送信データをもとに所定のインパルスからなる送信信号を要求するトリガ信号を作成するとともに、受信信号を処理して受信データを復元する通信データ処理部110と、通信データ処理部110からトリガ信号を入力して広帯域インパルスからなる送信信号を生成する送信信号生成部120と、送信信号を送信するための送信アンテナ131と、受信波を受信するための受信アンテナ132と、受信波を検波するための受信信号処理部140と、を備えている。
通信データ処理部110において、受信信号から受信データを適切に判定できるためには、検波部143a、143bで検波された受信信号が通信速度に対応する適切なパルス幅を有していることが必要である。例えば、通信速度が2Gbpsの場合には、検波部143a、143bで検波されて通信データ処理部110に出力される受信信号は、500ps程度のパルス幅を有している必要がある。受信信号のパルス幅がこれより小さいと、通信データ処理部110内の第1相関回路112a及び第2相関回路112bにおける閾値判定が困難となる。
本発明の第2の実施の形態に係る超広帯域無線通信装置を以下に説明する。本実施形態では、演算制御部111及びデータ判定部113における処理が、第1の実施形態と異なっている。本実施形態では、送信するデータ系列を超広帯域無線通信装置100の通信能力より低いデータ系列の信号とし、同じデータ系列の信号を複数送信させて冗長性を持たせるようにしている。このように構成することで、仮に一つの周波数帯で通信が正常に行えない場合でも、別の周波数帯で通信することが可能となる。一例として、以下では超広帯域無線通信装置100の通信能力を2Gbpsとし、送信するデータ系列を1Gbpsとして説明する。
また、データ判定部113において、2つの受信データを比較して両者が一致した場合にのみ真のデータであると判定させるようにすることも可能である。これにより、より正確な通信が可能となる。
本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域無線通信装置を以下に説明する。本実施形態でも、演算制御部111及びにデータ判定部113おける処理が、第1の実施形態及び第2の実施形態と異なっている。本実施形態では、低周波帯で信号送信する時間帯と高周波帯で信号送信する時間帯とを分けることで、2つの周波数帯を交互に利用して信号送信するように構成している。本実施形態における演算制御部111から信号生成部121a、121bに出力されるトリガ信号の一例を図21に示す。ここで、符号40は低周波帯の信号生成部121aに出力されるトリガ信号の一例であり、符号41は高周波帯の信号生成部121bに出力されるトリガ信号の一例を示している。符号40のトリガ信号は、図18に例示したデータ系列30の前半部分としており、符号41のトリガ信号は、データ系列30の後半部分としている。
上記では、いずれの実施形態においても、10GHz以上の超広帯域の周波数帯を2分割にして通信を行うよう構成された超広帯域無線通信装置について説明した。本発明の超広帯域無線通信装置では、2分割に限らず、所定の超広帯域の周波数帯を3以上に分割して用いるように構成することも可能である。使用する周波数帯を3分割した時の各周波数帯の一例は、すでに図2(b)に示した通りである。所定の超広帯域の周波数帯を3分割して使用する本発明の第4の実施形態に係る超広帯域無線通信装置の構成を、図25に示すブロック図を用いて説明する。以下では、図1に示した第1の実施形態の超広帯域無線通信装置100に対し、変更される構成部分について説明する。
20 トリガ信号
100、200 超広帯域無線通信装置
101 データ入出力部
110、210 通信データ処理部
111、211 演算制御部
112、212 相関回路
113、213 データ判定部
120、220 送信信号生成部
121、221 信号生成部
122、222 ミキサ
123、142、223、242 バンドパスフィルタ
124、224 合波器
125、141 増幅器
126、226 高周波発振器
131 送信アンテナ
132 受信アンテナ
140、240 受信信号処理部
143、243 検波部
151、154、163、166、254、263 入出力処理部
152、164、252、264 データ分配部
153、253 データ変換部
155 分配器
156、161 コンパレータ
157 バイアス手段
158 遅延回路
162 閾値設定部
165,265 データ合成部
170 ダイオード検波器 171 入力側整合回路
172 ダイオード
173 出力側整合回路
Claims (14)
- 送信データの入力及び受信データの出力を行うデータ入出力部と、
前記データ入出力部から前記送信データを入力し、前記送信データに基づいて2つ以上の系統のデータ列を作成し、該2つ以上の系統のデータ列にそれぞれ対応する第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号を作成する演算制御部と、
前記演算制御部から前記第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号をそれぞれ入力して前記第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号にそれぞれ対応する第1のインパルス信号及び1つ以上の第2のインパルス信号をベースバンドでそれぞれ生成する2つ以上の信号生成部と、
前記第1のインパルス信号を所定のベースバンドの帯域にろ波して送信用ベースバンドインパルス信号を出力する第1の送信側帯域ろ波部と、
前記1つ以上の第2のインパルス信号をそれぞれ入力し、それぞれ周波数の異なる高周波連続波と混合して1つ以上の混合波をそれぞれ出力する1つ以上のミキサと、
前記1つ以上の混合波をそれぞれ入力して1つ以上の所定の高周波帯域にろ波して1つ以上の送信用高周波インパルス信号をそれぞれ出力する1つ以上の第2の送信側帯域ろ波部と、
前記送信用ベースバンドインパルス信号と前記1つ以上の送信用高周波インパルス信号とを合波する合波器と、
前記合波器の出力信号を所定のレベルに増幅して送信信号を出力する送信側増幅部と、
前記送信信号を送信する送信アンテナと、
受信波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した前記受信波を増幅する受信側増幅部と、
前記受信側増幅部の出力信号を分波して入力し、前記ベースバンド及び前記1つ以上の高周波帯域のそれぞれにろ波して2つ以上の帯域別受信波をそれぞれ出力する2つ以上の受信側帯域ろ波部と、
前記2つ以上の帯域別受信波をそれぞれ入力して検波する2つ以上の検波部と、
前記2つ以上の検波部でそれぞれ検波された前記2つ以上の帯域別受信波をそれぞれ入力して閾値判定を行う2つ以上の相関回路と、
前記2つ以上の相関回路からそれぞれ出力される2つ以上の前記閾値判定の出力値を統合して前記受信データを復元するデータ判定部と、を備える
ことを特徴とする超広帯域無線通信装置。 - 所定の広帯域を2以上の利用帯域に分割し、周波数が最も低い前記利用帯域を前記ベースバンドとし、それ以外の前記利用帯域を前記1つ以上の高周波帯域としている
ことを特徴とする請求項1に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記ベースバンド及び前記1つ以上の高周波帯域は、それぞれ1GHzを超える広帯域である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記2つ以上の信号生成部は、前記第1のトリガ信号又は前記1つ以上の第2のトリガ信号のそれぞれの立ち上がりをトリガとして前記第1のインパルス信号及び前記1つ以上の第2のインパルス信号をそれぞれ生成している
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記2つ以上の信号生成部は、前記第1のトリガ信号又は前記1つ以上の第2のトリガ信号をそれぞれ入力して2つの分配トリガ信号に分配する分配手段と、前記分配手段で分配された一方の前記分配トリガ信号に一定のバイアスを付加するバイアス手段と、前記バイアスを付加された前記分配トリガ信号を所定時間だけ遅延させる遅延手段と、他方の前記分配トリガ信号と前記遅延手段の出力信号とを比較して前記他方の分配トリガ信号が前記出力信号よりも大きい期間だけ出力するコンパレータと、をそれぞれ備える
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記検波部は、前記帯域別受信波を入力する入力側整合回路と、前記入力側整合回路の出力信号を整流するダイオードと、前記ダイオードで整流された信号を入力する出力側整合回路とを有し、前記相関回路で閾値判定可能なパルス幅の直流成分を有する出力信号を出力するダイオード検波器を備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。
- 前記ダイオードは、トンネルダイオードである
ことを特徴とする請求項6に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記ダイオードは、ショットキーダイオードである
ことを特徴とする請求項6に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記演算制御部は、前記データ入出力部から入力した前記送信データを、Kを2以上の自然数として、K×i+j(i=0,1,2,・・・)番目のビットを各j(j=1,2,・・・,K)ごとに集めてなるK個のビット列に分割し、さらに、これらK個のビット列をそれぞれRZ符号化して前記第1のトリガ信号及び(K−1)個の前記第2のトリガ信号とをそれぞれ作成し、
前記データ判定部は、前記2つ以上の相関回路からそれぞれ入力した2つ以上の前記閾値判定の出力値をビット列にそれぞれ変換し、前記2つ以上のビット列からそれぞれ偶数番目のビットを除去することによってNRZ符号化データに変換し、前記NRZ符号化データを、jの小さい順に1ビットずつ巡回配列して1つのビット列に合成することで前記受信データを復元している
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記演算制御部は、前記第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号として、同じ信号を出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記演算制御部は、前記送信データをそのデータ系列よりM倍(Mは2以上の自然数)速い処理速度で処理することによって、M個の同じトリガ信号を生成する
ことを特徴とする請求項10に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記演算制御部は、前記第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号を、時分割された互いに異なる時間帯に出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 前記演算制御部は、周期的に設定された出力許可時間帯のみ前記第1のトリガ信号及び1つ以上の第2のトリガ信号を出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超広帯域無線通信装置。 - 送信データの入力及び受信データの出力を行うデータ入出力部と、
前記データ入出力部から前記送信データを入力してビット列に変換し、前記ビット列の奇数番目のビットからなる奇数ビットデータ列と偶数番目のビットからなる偶数ビットデータ列とを作成し、さらに前記奇数ビットデータ列と偶数ビットデータ列とをそれぞれRZ符号化して第1のトリガ信号と第2のトリガ信号とをそれぞれ作成する演算制御部と、
前記演算制御部から前記第1のトリガ信号と第2のトリガ信号とをそれぞれ入力して前記第1のトリガ信号と第2のトリガ信号とにそれぞれ対応する第1のインパルス信号及び第2のインパルス信号をベースバンドでそれぞれ生成する2つの信号生成部と、
前記第1のインパルス信号を所定のベースバンドの帯域にろ波して送信用ベースバンドインパルス信号を出力する第1の送信側帯域ろ波部と、
前記第2のインパルス信号を入力し、高周波連続波と混合して混合波を出力するミキサと、
前記混合波を入力して所定の高周波帯域にろ波して送信用高周波インパルス信号を出力する第2の送信側帯域ろ波部と、
前記送信用ベースバンドインパルス信号と前記送信用高周波インパルス信号とを合波する合波器と、
前記合波器の出力信号を所定のレベルに増幅して送信信号を出力する送信側増幅部と、
前記送信信号を送信する送信アンテナと、
受信波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した前記受信波を増幅する受信側増幅部と、
前記受信側増幅部の出力信号を分波して入力し、前記ベースバンド及び前記高周波帯域のそれぞれにろ波して2つの帯域別受信波をそれぞれ出力する2つの受信側帯域ろ波部と、
前記2つの帯域別受信波をそれぞれ入力して検波する2つの検波部と、
前記2つの検波部でそれぞれ検波された前記2つの帯域別受信波をそれぞれ入力して閾値判定を行う2つの相関回路と、
前記2つの相関回路からそれぞれ入力した2つの前記閾値判定の出力値をビット列にそれぞれ変換し、前記2つのビット列からそれぞれ偶数番目のビットを除去することによってNRZ符号化データに変換し、前記NRZ符号化データの一方を奇数番目とし他方を偶数番目として交互に配列して1つのビット列に合成することで前記受信データを復元するデータ判定部と、を備える
ことを特徴とする超広帯域無線通信装置。
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