JP6644296B2 - Communication system and communication terminal using waveform selection filter - Google Patents

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Description

本発明は、同一周波数帯域または複数の周波数が存在する帯域の電波でも、電波の波形(ここでは具体的には電波の発生している時間単位の電波(パルス)の長さである、以下、パルス幅)に応じて選択的に吸収、透過できるようにする電磁特性を持った波形選択フィルタ(波形選択メタサーフェス)を使用した波形選択性と時間領域制御を実現する通話方式および通話システムに関するものである。 The present invention is also applicable to radio waves in the same frequency band or in a band in which a plurality of frequencies are present, and the waveform of the radio wave (specifically, the length of the radio wave (pulse) in time units in which the radio wave is generated; Communication system and communication system that realizes waveform selectivity and time-domain control using a waveform selection filter (waveform selection metasurface) having electromagnetic characteristics that enable selective absorption and transmission according to pulse width) It is.

従来の無線多元アクセス方式を図10にて説明する。図10(a)はFDMA方式(周波数分割多元アクセス方式)、図10(b)はTDMA方式(時分割多元アクセス方式)、図10(c)はCDMA方式(符号分割多元アクセス方式)を示す。FDMA方式は周波数軸(f)上において各ユーザの通信信号を分割し多重化を実現する。TDMA方式は時間軸(t)上において各ユーザの通信信号を分割し多重化を実現する。CDMA方式は符号軸(拡散符号など)上において各ユーザの通信信号を分割し多重化を実現する。尚、周波数軸(f)、時間軸(t)、および符号軸(拡散符号など)の3軸は、直交(独立)しているため任意の組み合わせが可能である。これを実現した例として、図10(d)に示すOFDMA方式がある。OFDMA方式は、直交サブキャリアによるFDMA方式+TDMA方式において、各ユーザの通信信号を分割し多重化を実現する。
特に同一周波数帯を複数のユーザ無線通信の無線多元アクセスにおいては多岐に渡る研究取り組みが行われ、上記のように、FDMA方式、TDMA方式、CDMA方式、およびOFDMA方式等において無線周波数資源を分割し多重化を行っている。このように周波数資源の利用効率向上の研究取り組みは昨今広く取り組まれており、携帯電話のセルラネットワークを始めとして多元アクセス方式は実用化されている。しかしながら、周波数軸(f)、時間軸(t)、および符号軸(拡散符号など)の3軸を利用する方式は、周波数利用効率が理論的に限界となって来ている。
A conventional wireless multiple access method will be described with reference to FIG. 10A shows the FDMA system (frequency division multiple access system), FIG. 10B shows the TDMA system (time division multiple access system), and FIG. 10C shows the CDMA system (code division multiple access system). The FDMA scheme divides a communication signal of each user on the frequency axis (f) to realize multiplexing. The TDMA system multiplexes by dividing a communication signal of each user on a time axis (t). The CDMA system multiplexes a communication signal of each user by dividing the communication signal on a code axis (such as a spread code). Note that the three axes of the frequency axis (f), the time axis (t), and the code axis (such as a spread code) are orthogonal (independent), and any combination is possible. As an example of realizing this, there is an OFDMA system shown in FIG. In the OFDMA scheme, in the FDMA scheme using orthogonal subcarriers and the TDMA scheme, a communication signal of each user is divided to realize multiplexing.
In particular, a wide variety of research efforts have been made in wireless multiple access for a plurality of user wireless communications in the same frequency band. As described above, radio frequency resources are divided in the FDMA, TDMA, CDMA, and OFDMA schemes. It is multiplexing. As described above, research efforts to improve the use efficiency of frequency resources have been widely pursued in recent years, and the multiple access method has been put to practical use, including the cellular network of mobile phones. However, in a system using three axes of a frequency axis (f), a time axis (t), and a code axis (such as a spread code), the frequency utilization efficiency is theoretically limited.

また、近年携帯電話やスマートフォンなど等の通信端末、および無線LAN等が爆発的に増加しており、このような無線通信の利用拡大を背景に周波数資源の枯渇が指摘されている。周波数資源枯渇のためによりさらなるユーザ多重化方式が求められている In recent years, communication terminals such as mobile phones and smartphones, and wireless LANs and the like have exploded, and it has been pointed out that frequency resources have been depleted against the background of such expanded use of wireless communication. More user multiplexing scheme is required for frequency resource depletion

非特許文献1には、通信を行う電子機器を高電力信号から守るため、非線形に表面電流(または表面波)を吸収するメタサーフェスが提示されている。現実的に高電力信号は、インパルス的な短いパルス幅の電波となる。よって、このメタサーフェスは、短いパルス幅の電波を吸収し、長い電波を透過するものであり、通信機器の外郭に取り付けられ、通信機器を保護する。よって、通信自体に用いられていない。 Non-Patent Document 1 discloses a metasurface that non-linearly absorbs a surface current (or surface wave) in order to protect a communication electronic device from a high power signal. Realistically, a high power signal is a radio wave having a short pulse width like an impulse. Therefore, the metasurface absorbs radio waves having a short pulse width and transmits long radio waves, and is attached to the outer periphery of the communication device to protect the communication device. Therefore, it is not used for communication itself.

H. Wakatsuchi, S. Kim, J. J. Rushton, D. Sievenpiper, “Waveform-Dependent Absorbing Metasurfaces”, Physical Review Letters 111, 245501, December 2013.H. Wakatsuchi, S. Kim, J. J. Rushton, D. Sievenpiper, “Waveform-Dependent Absorbing Metasurfaces”, Physical Review Letters 111, 245501, December 2013.

本発明者らにより発明された新規電磁界特性「波形(パルス幅)選択性」を用いた全く新しい無線多元アクセス方式を提案する。この波形幅選択性は電磁界特性(透過・吸収など)を周波数だけでなくパルス長(信号励振時間)により変化させることのできる新たな電磁界現象である。これを応用した新規無線多元アクセス方式により従来の多元アクセスの分割軸である周波数、時間、符号(それぞれFDMA方式、TDMA方式、CDMA方式)に「波形軸」を追加する。その結果、これまでの通信理論の限界を超える周波数利用効率の実現や、枯渇しつつある無線周波数資源の飛躍的拡張を目指す。 We propose a completely new wireless multiple access method using the new electromagnetic field characteristic "waveform (pulse width) selectivity" invented by the present inventors. This waveform width selectivity is a new electromagnetic field phenomenon that can change the electromagnetic field characteristics (transmission, absorption, etc.) not only by frequency but also by pulse length (signal excitation time). A "waveform axis" is added to a frequency, time, and code (FDMA, TDMA, and CDMA systems), which are division axes of the conventional multiple access, by a new wireless multiple access system to which this is applied. As a result, we aim to achieve frequency utilization efficiency that exceeds the limits of conventional communication theory and to dramatically expand depleting radio frequency resources.

本発明は、従来の通信システムにおける周波数、時間、符号の3軸に、パルス幅選択性の概念(波形軸)を導入し、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域においてパルス幅による波形選択を行う波形選択フィルタを用いた多重化した通信システムおよび通信端末を提供するものである。
発明1は、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末と、送信側通信端末が送信した電波を受信する受信側通信端末と、を備え、受信側通信端末は、波形選択フィルタおよび受信部を有し、波形選択フィルタは、特定のパルス幅の電波を選択的に透過または反射し、受信部は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波を受信する、通信システムである。
発明2は、波形選択フィルタは、導電性部材と、導電性部材の2箇所を繋ぐ整流回路と、RL回路およびRC回路のうち一方または両方を備え、RL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、RC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、波形選択フィルタは、電波の励振時間であるパルス幅によって電波の吸収率が異なることを特徴とする。
発明3は、送信側通信端末は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、周波数領域での多重化を行う送信側周波数変換器と、を有し、送信側通信端末によって送信される電波は、パルス時間波形制御器によって特定のパルス幅に制御され、かつ、送信側周波数変換器によって周波数領域での多重化が行われており、受信側通信端末は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定の周波数領域の信号を選択的に受信する受信側周波数変換器を有することを特徴とする。
発明4は、送信側通信端末は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、アクセス時間での多重化を行う送信側アクセス時間制御器と、を有し、送信側通信端末によって送信される電波は、パルス時間波形制御器によって特定のパルス幅に制御され、かつ、送信側アクセス時間制御器によってアクセス時間での多重化が行われており、受信側通信端末は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定のアクセス時間の信号を選択的に受信する受信側アクセス時間制御器を有することを特徴とする。
発明5は、送信側通信端末は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、拡散符号領域での多重化を行う符号拡散器と、を有し、送信側通信端末によって送信される電波は、パルス時間波形制御器によって特定のパルス幅に制御され、かつ、符号拡散器によって拡散符号領域での多重化が行われており、受信側通信端末は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定の拡散符号で信号拡散された信号を選択的に受信する符号逆拡散器を有することを特徴とする。
発明6は、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末から、電波を受信する受信側通信端末であって、波形選択フィルタおよび受信部を有し、波形選択フィルタは、特定のパルス幅の電波を選択的に透過し、受信部は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波を受信する、受信側通信端末である。
発明7は、送信する電波の励振時間であるパルス幅を制御するパルス時間波形制御器を備えたことを特徴とする。
発明8は、電波の励振時間であるパルス幅が特定のパルス幅となっている電波を選択的に受信する受信側通信端末に電波を送信する送信側通信端末であって、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末である。
The present invention introduces the concept of pulse width selectivity (waveform axis) to three axes of frequency, time, and code in a conventional communication system, and selects a waveform by a pulse width in the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist. The present invention provides a multiplexed communication system and communication terminal using a waveform selection filter that performs the following.
Invention 1 includes a transmitting communication terminal that transmits a radio wave by controlling a pulse width that is an excitation time of a radio wave to a specific pulse width, and a receiving communication terminal that receives a radio wave transmitted by the transmitting communication terminal. The receiving communication terminal has a waveform selection filter and a reception unit, the waveform selection filter selectively transmits or reflects radio waves having a specific pulse width, and the reception unit includes a specific pulse transmitted by the waveform selection filter. It is a communication system that receives radio waves of a width.
In a second aspect, the waveform selection filter includes a conductive member, a rectifier circuit connecting two portions of the conductive member, and one or both of the RL circuit and the RC circuit, and the RL circuit is a circuit element having an inductive component. And a circuit element having a resistance component.The RC circuit has a circuit element having a capacitive component and a circuit element having a resistance component.The waveform selection filter absorbs a radio wave by a pulse width which is an excitation time of the radio wave. It is characterized by different rates.
In a third aspect, the transmission-side communication terminal includes a pulse time waveform controller that controls a pulse width of a radio wave to a specific pulse width, and a transmission-side frequency converter that performs multiplexing in a frequency domain. The radio wave transmitted by the communication terminal is controlled to a specific pulse width by the pulse time waveform controller, and multiplexed in the frequency domain by the transmission-side frequency converter. It has a receiving-side frequency converter for selectively receiving a signal in a specific frequency region among radio waves of a specific pulse width transmitted by the selection filter.
In a fourth aspect, the transmission-side communication terminal includes a pulse time waveform controller for controlling the pulse width of the radio wave to a specific pulse width, and a transmission-side access time controller for performing multiplexing with access time. The radio wave transmitted by the side communication terminal is controlled to a specific pulse width by the pulse time waveform controller, and is multiplexed by the access time by the transmission side access time controller. And a receiving-side access time controller for selectively receiving a signal of a specific access time among radio waves of a specific pulse width transmitted through the waveform selection filter.
In a fifth aspect, the transmission-side communication terminal includes a pulse time waveform controller that controls a pulse width of a radio wave to a specific pulse width, and a code spreader that performs multiplexing in a spread code area. The radio wave transmitted by the terminal is controlled to a specific pulse width by a pulse time waveform controller, and is multiplexed in a spread code region by a code spreader. Is characterized by having a code despreader for selectively receiving a signal that has been signal-spread with a specific spreading code among radio waves of a specific pulse width transmitted therethrough.
Invention 6 is a receiving communication terminal that receives a radio wave from a transmitting communication terminal that transmits a radio wave by controlling a pulse width, which is an excitation time of a radio wave, to a specific pulse width. The waveform selection filter selectively transmits radio waves having a specific pulse width, and the reception unit is a receiving communication terminal that receives radio waves having a specific pulse width transmitted by the waveform selection filter.
Invention 7 is characterized by including a pulse time waveform controller for controlling a pulse width which is an excitation time of a radio wave to be transmitted.
Invention 8 is a transmitting-side communication terminal that transmits a radio wave to a receiving-side communication terminal that selectively receives a radio wave whose pulse width, which is the excitation time of the radio wave, has a specific pulse width. This is a transmission-side communication terminal that transmits a radio wave by controlling the pulse width to a specific pulse width.

発明1によれば、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末と、送信側通信端末が送信した電波を受信する受信側通信端末と、を備え、受信側通信端末は、波形選択フィルタおよび受信部を有し、波形選択フィルタは、特定のパルス幅の電波を選択的に透過または反射し、受信部は、波形選択フィルタが透過した特定のパルス幅の電波を受信する多重化した通信システムを提供することができる。即ち、受信側で特定のパルス幅を選択的に受信することを特徴する。
発明2によれば、波形選択フィルタの具体的な構成を特定する。
発明3によれば、周波数分割であるFDMA方式の通信システムにおいて、送信側に、周波数変換器およびパルス時間波形制御器、受信側に波形選択フィルタ、周波数変換器を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明4によれば、時間分割であるTDMA方式の通信システムにおいて、送信側に、アクセス時間制御器およびパルス時間波形制御器、受信側に波形選択フィルタ、アクセス時間制御器を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明5によれば、符号分割であるCDMA方式の通信システムにおいて、送信側に符号拡散およびパルス時間波形制御器、受信側に波形選択フィルタ、符号逆拡散を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明6によれば、波形選択フィルタを搭載した受信側通信端末を提供することができる。
発明7によれば、送信機能も受信機能も有する受信側通信端末を提供することができる。
発明8によれば、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末を提供することができる。
以上、本発明の通信システムおよび通信端末により、これまでの通信理論の限界を超える周波数利用効率の実現し、枯渇しつつある無線周波数資源の飛躍的拡張をおこなうことができる。
According to the first aspect, a transmitting communication terminal that transmits a radio wave by controlling a pulse width that is an excitation time of a radio wave to a specific pulse width, a receiving communication terminal that receives a radio wave transmitted by the transmitting communication terminal, The reception side communication terminal has a waveform selection filter and a reception unit, the waveform selection filter selectively transmits or reflects a radio wave having a specific pulse width, and the reception unit determines a specific radio wave transmitted by the waveform selection filter. A multiplexed communication system that receives radio waves having a pulse width of That is, the receiving side selectively receives a specific pulse width.
According to the second aspect, the specific configuration of the waveform selection filter is specified.
According to the third aspect, in the communication system of the FDMA system which is frequency division, a frequency converter and a pulse time waveform controller are installed on the transmission side, and a waveform selection filter and a frequency converter are installed on the reception side. A multiplexed communication system based on waveform selection can be provided.
According to the fourth aspect of the present invention, in a TDMA communication system that is a time division method, an access time controller and a pulse time waveform controller are installed on the transmission side, and a waveform selection filter and an access time controller are installed on the reception side, thereby providing a pulse. It is possible to provide a multiplexed communication system by selecting a waveform by width.
According to the fifth aspect, in a CDMA communication system using code division, a code spreading and pulse time waveform controller is installed on the transmitting side, a waveform selection filter and a code despreading are installed on the receiving side, thereby enabling waveform selection by pulse width. Can provide a multiplexed communication system.
According to the sixth aspect, it is possible to provide a receiving communication terminal equipped with a waveform selection filter.
According to the seventh aspect, a receiving-side communication terminal having both a transmitting function and a receiving function can be provided.
According to the eighth aspect, it is possible to provide a transmitting communication terminal that transmits a radio wave by controlling the pulse width of the radio wave to a specific pulse width.
As described above, with the communication system and the communication terminal of the present invention, it is possible to realize frequency utilization efficiency exceeding the limit of the conventional communication theory and to dramatically expand depleting radio frequency resources.

(a)波形選択フィルタ20の効果を模式的に示す。(b)波形選択フィルタ20の構造を模式的に示す。(A) The effect of the waveform selection filter 20 is schematically shown. (B) The structure of the waveform selection filter 20 is schematically shown. 波形選択フィルタ20の4つの類型の模式構造図を示す。4 shows schematic structural diagrams of four types of the waveform selection filter 20. FIG. 波形選択フィルタ20の4つの類型の特性を示す。The four types of characteristics of the waveform selection filter 20 are shown. シミュレーション評価のモデル、評価環境を示す。The simulation evaluation model and evaluation environment are shown. パルス変調方式による特性評価(同一周波数)を示す。The characteristic evaluation (same frequency) by the pulse modulation method is shown. 同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域を用いて波形選択性による多重化を行う通信システム1の構成を模式的に示す。1 schematically shows a configuration of a communication system 1 that performs multiplexing by waveform selectivity using the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist. 同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域を用いてFDMAと波形選択性による多重化例波形選択性による多重化を行う通信システム1の構成を模式的に示す。An example of multiplexing by FDMA and waveform selectivity using the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist is shown schematically showing a configuration of a communication system 1 that performs multiplexing by waveform selectivity. 通信端末2に、パルス時間波形制御器10および波形選択フィルタ20を装着した例を示す。An example in which a pulse time waveform controller 10 and a waveform selection filter 20 are mounted on a communication terminal 2 is shown. 波形選択フィルタ20による多元アクセス方式の想定利用例(無線LANネットワークの例)を示す。An example of an assumed use (example of a wireless LAN network) of the multiple access method by the waveform selection filter 20 is shown. 従来の無線多元アクセス方式を示す。1 shows a conventional wireless multiple access method. パルス変調方式による方法(同一周波数)Pulse modulation method (same frequency) 波形選択フィルタの特性のシミュレーション結果(同一周波数)Simulation result of the characteristics of the waveform selection filter (same frequency) OFDMによる時間領域制御原理Time domain control principle by OFDM OFDMによる時間領域制御原理(複数の周波数)Time domain control principle by OFDM (multiple frequencies) 波形選択フィルタの特性のシミュレーション結果(複数の周波数)Simulation result of characteristics of waveform selection filter (multiple frequencies) 波形選択フィルタによる多重化方式(送信側)Multiplexing method using waveform selection filter (transmitting side) 波形選択フィルタによる多重化方式(受信側)Multiplexing method using waveform selection filter (receiving side) 波形選択フィルタによる多重化にFDMAを導入した方式(送信側)A method that introduces FDMA for multiplexing with a waveform selection filter (transmitting side) 波形選択フィルタによる多重化にFDMAを導入した方式(受信側)A method that introduces FDMA for multiplexing with a waveform selection filter (receiving side) 波形選択フィルタによる多重化にFDMA,TDMAを導入した方式(送信側)A method that introduces FDMA and TDMA for multiplexing by a waveform selection filter (transmitting side) 波形選択フィルタによる多重化にFDMA,TDMAを導入した方式(受信側)A method that introduces FDMA and TDMA for multiplexing by a waveform selection filter (receiving side) 波形選択フィルタによる多重化にCDMAを導入した方式(送信側)Method that introduced CDMA for multiplexing by waveform selection filter (transmitting side) 波形選択フィルタによる多重化にCDMAを導入した方式(送信側、別形態)A method that introduces CDMA to multiplexing by a waveform selection filter (transmitting side, another form) 波形選択フィルタによる多重化にCDMAを導入した方式(受信側)A method that introduces CDMA to multiplexing by a waveform selection filter (receiving side) 波形選択フィルタによる多重化の評価(通信路容量)Evaluation of multiplexing by waveform selection filter (communication channel capacity) 波形選択フィルタによる多重化の評価(ユーザ数)Evaluation of multiplexing by waveform selection filter (number of users)

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be made without departing from the scope of the invention.

図1(a)に、波形選択メタサーフェス20(以下、波形選択フィルタ20という)の効果を模式的に示す。
図1(a)の左側に示す電波は、波形選択フィルタ20への入力側の電波であり、周波数は等しいがパルス幅が異なる。ここでパルス幅は、図1に示すように、電波の発生している時間単位の電波(パルス)の長さである。また、パルス幅は、電波のエネルギーが発生している時間の長さ(電波の励振時間)でもある。
図1(a)の中央に示すのは、同一周波数の電波でも、電波の波形(具体的には電波の発生している時間単位の電波(パルス)の長さである)に応じて選択的に吸収、透過できるようにする電磁特性を持った波形選択フィルタ20である。ここでは、短いパルス幅の電波を吸収し長いパルス幅の電波を透過する短波吸収波形選択フィルタ22で示す。
図1(a)右側に示す電波は、短いパルス幅の電波を吸収し長いパルス幅の電波を透過することを示す。
図1(b)に、波形選択フィルタ20の構造を模式的に示す。金属板27の上に誘電体26があり、誘電体26の上に複数の導電性部材25が配置された平面状の基本形状をしている。2次元の平面状を基本としている。また、同じ部分に積層された金属板27、誘電体26、および導電性部材25の曲率を、それぞれ同じとすることにより、波形選択フィルタ20を全体として半円柱状、半球状、円錐状、またはパラボラアンテナ状を基本とした3次元形状にすることができる。ここで、上記のように金属板27を有する場合は反射型であり、一方、金属版27が廃された波形選択フィルタ20は透過型となる。波形選択フィルタ20は透過型であっても反射型であってもよい。
FIG. 1A schematically shows the effect of the waveform selection metasurface 20 (hereinafter, referred to as a waveform selection filter 20).
The radio waves shown on the left side of FIG. 1A are radio waves on the input side to the waveform selection filter 20, and have the same frequency but different pulse widths. Here, as shown in FIG. 1, the pulse width is the length of a radio wave (pulse) in time units in which the radio wave is generated. The pulse width is also the length of time during which the energy of the radio wave is generated (radiation excitation time).
In the center of FIG. 1 (a), even radio waves of the same frequency are selectively selected according to the waveform of the radio waves (specifically, the length of the radio waves (pulses) in time units in which the radio waves are generated). Is a waveform selection filter 20 having an electromagnetic characteristic that allows absorption and transmission. Here, a short-wave absorption waveform selection filter 22 that absorbs radio waves having a short pulse width and transmits radio waves having a long pulse width is shown.
The radio wave shown on the right side of FIG. 1A indicates that a radio wave having a short pulse width is absorbed and a radio wave having a long pulse width is transmitted.
FIG. 1B schematically shows the structure of the waveform selection filter 20. A dielectric 26 is provided on the metal plate 27, and has a basic basic shape in which a plurality of conductive members 25 are disposed on the dielectric 26. It is based on a two-dimensional plane. Also, by making the curvatures of the metal plate 27, the dielectric 26, and the conductive member 25 laminated on the same portion the same, the waveform selection filter 20 as a whole has a semi-cylindrical, hemispherical, conical, or It can be formed into a three-dimensional shape based on a parabolic antenna. Here, when the metal plate 27 is provided as described above, it is a reflection type, while the waveform selection filter 20 in which the metal plate 27 is abolished is a transmission type. The waveform selection filter 20 may be a transmission type or a reflection type.

図2および図3に、波形選択フィルタ20の4つの類型の模式構造図と特性を示す。
短いパルス幅の電波を吸収し長いパルス幅の電波を透過するキャパシタ型波形選択フィルタ22(短いパスス幅の電波吸収)の、模式構造図を図2(a)、特性を図3(a)に示す。
図2(a)は、導電性部材25の2箇所(すなわち、左側の導電性部材25と右側の導電性部材25)を繋ぐ整流回路と、整流回路内に配置されてRC回路を有する。RC回路には、整流回路によって整流された電流が流れる。このRC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子Cおよび抵抗成分を持つ回路素子Rcを有する。回路素子Cと回路素子Rcは並列に接続されている。
ここで、図3(b)中の吸収曲線の飽和するパルス幅は使用される回路素子の時定数τ(τ=RcC)によって決定される。
長いパルス幅の電波を吸収し短いパルス幅の電波を透過するインダクタ型波形選択フィルタ21(長いパスス幅の電波吸収)の、模式構造図を図2(b)、特性を図3(b)に示す。
図2(b)は、導電性部材25の2箇所を繋ぐ整流回路と、整流回路内に配置されたRL回路を有する。RL回路には、整流回路によって整流された電流が流れる。このRL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子Lおよび抵抗成分を持つ回路素子Rlを有する。回路素子Lと回路素子Rlは直列に接続されている。
ここで、図3(b)中の吸収曲線の飽和するパルス幅は使用される回路素子の時定数τ(τ=L/Rl)によって決定される。
次に、パラレル結合型波形選択フィルタ23の、模式構造図を図2(c)、特性を図3(c)に示す。これは、短いパルス幅の電波および長いパルス幅の電波を吸収し、その中間に位置するパルス幅の電波を透過する凹形の吸収特性を持っている。
図2(c)は、導電性部材25の2箇所を繋ぐ整流回路と、整流回路内に並列に接続されたRL回路およびRC回路を示す。RL回路およびRC回路には、整流回路によって整流された電流が流れる。RL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子Lおよび抵抗成分を持つ回路素子Rlを直列に有する。RC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子Cおよび抵抗成分を持つ回路素子Rcを並列に有する。
ここで、図3(c)中の吸収曲線はそれぞれ独立した長いパルス幅の電波吸収波形選択フィルタと短いパルス幅の電波吸収波形選択フィルタに使用される回路素子の時定数τ(L/Rl、RcC)によって決定される。
次に、シリーズ結合型波形選択フィルタ24の、模式構造図を図2(d)、特性を図3(d)に示す。これは、短いパルス幅の電波および長いパルス幅の電波を透過し、その中間に位置するパルス幅の電波を吸収する凸形の吸収特性を持っている。
図2(d)は、導電性部材25の2箇所を繋ぐ整流回路と、整流回路内に直列に接続されたRL回路およびRC回路を有する。RL回路およびRC回路には、整流回路によって整流された電流が流れる。RL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子Lおよび抵抗成分を持つ回路素子Rlを直列に有する。RC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子Cおよび抵抗成分を持つ回路素子Rcを並列に有する。
ここで、図3(d)中の吸収曲線はそれぞれ独立した長いパルス幅の電波収波形選択フィルタと短いパルス幅の電波吸収波形選択フィルタに使用される回路素子の時定数τ(L/Rl、RcC)によって決定される。
以上より、波形選択フィルタは、導電性部材25と、導電性部材25の2箇所を繋ぐ整流回路と、整流回路内に、インダクティブな成分を持つ回路素子Lおよび抵抗成分を持つ回路素子Rを有するRL回路、またはキャパシティブな成分を持つ回路素子Cおよび抵抗成分を持つ回路素子Rを有する含むRC回路、またはRL回路およびRC回路と、を備えた電波の波形によって電波の吸収率が異なるフィルタである。
なお、抵抗成分を持つ回路素子Rとは、必ずしも抵抗である必要は無く、MOSFETなどで代用することもできる。また、キャパシティブな成分を持つ回路素子Cは、必ずしもキャパシタである必要は無く、バラクタダイオードで代用することもできる。
2 and 3 are schematic structural diagrams and characteristics of four types of the waveform selection filter 20. FIG.
FIG. 2A is a schematic structural diagram of the capacitor-type waveform selection filter 22 (absorbing a radio wave with a short pass width) that absorbs a radio wave with a short pulse width and transmits a radio wave with a long pulse width, and FIG. Show.
FIG. 2A has a rectifier circuit that connects two portions of the conductive member 25 (that is, the left conductive member 25 and the right conductive member 25), and an RC circuit disposed in the rectifier circuit. The current rectified by the rectifier circuit flows through the RC circuit. This RC circuit has a circuit element C having a capacitive component and a circuit element Rc having a resistance component. The circuit element C and the circuit element Rc are connected in parallel.
Here, the saturation pulse width of the absorption curve in FIG. 3B is determined by the time constant τ (τ = R c C) of the circuit element used.
FIG. 2 (b) is a schematic structural diagram and FIG. 3 (b) is a schematic structural diagram of an inductor type waveform selection filter 21 (absorbing a radio wave having a long pass width) that absorbs a radio wave having a long pulse width and transmits a radio wave having a short pulse width. Show.
FIG. 2B has a rectifier circuit that connects two portions of the conductive member 25 and an RL circuit disposed in the rectifier circuit. The current rectified by the rectifier circuit flows through the RL circuit. This RL circuit has a circuit element L having an inductive component and a circuit element Rl having a resistance component. The circuit element L and the circuit element Rl are connected in series.
Here, the saturation pulse width of the absorption curve in FIG. 3B is determined by the time constant τ (τ = L / R l ) of the circuit element used.
Next, FIG. 2C shows a schematic structural diagram of the parallel-coupling type waveform selection filter 23, and FIG. 3C shows characteristics thereof. It has a concave absorption characteristic that absorbs radio waves with a short pulse width and radio waves with a long pulse width and transmits radio waves with a pulse width located in the middle.
FIG. 2C shows a rectifier circuit that connects two portions of the conductive member 25, and an RL circuit and an RC circuit connected in parallel within the rectifier circuit. A current rectified by the rectifier circuit flows through the RL circuit and the RC circuit. The RL circuit has a circuit element L having an inductive component and a circuit element Rl having a resistance component in series. The RC circuit has a circuit element C having a capacitive component and a circuit element Rc having a resistance component in parallel.
Here, the absorption curves in FIG. 3 (c) are the time constants τ (L / R l) of the circuit elements used in the independent radio wave absorption waveform selection filter having a long pulse width and the radio wave absorption waveform selection filter having a short pulse width, respectively. , R c C).
Next, FIG. 2D shows a schematic structural diagram of the series-coupled waveform selection filter 24, and FIG. 3D shows its characteristics. This has a convex absorption characteristic of transmitting a radio wave with a short pulse width and a radio wave with a long pulse width and absorbing a radio wave with a pulse width positioned between them.
FIG. 2D includes a rectifier circuit that connects two portions of the conductive member 25, and an RL circuit and an RC circuit connected in series within the rectifier circuit. A current rectified by the rectifier circuit flows through the RL circuit and the RC circuit. The RL circuit has a circuit element L having an inductive component and a circuit element Rl having a resistance component in series. The RC circuit has a circuit element C having a capacitive component and a circuit element Rc having a resistance component in parallel.
Here, the absorption curves in FIG. 3 (d) are time constants τ (L / R l) of the circuit elements used for the independent radio wave collection waveform selection filter having a long pulse width and the radio wave absorption waveform selection filter having a short pulse width, respectively. , R c C).
As described above, the waveform selection filter includes the conductive member 25, the rectifier circuit connecting the two portions of the conductive member 25, and the circuit element L having an inductive component and the circuit element R having a resistance component in the rectifier circuit. An RL circuit, or an RC circuit including a circuit element C having a capacitive component and a circuit element R having a resistance component, or an RL circuit and an RC circuit. .
Note that the circuit element R having a resistance component does not necessarily need to be a resistor, and may be replaced by a MOSFET or the like. Further, the circuit element C having a capacitive component does not necessarily need to be a capacitor, and can be replaced with a varactor diode.

図4(a)は、シミュレーション評価モデルを示しており、送信機から出力された無線信号はフィルタ上を伝搬し、受信機へ入力される。
図4(b)の上の信号波形は、図4(a)の「★1」の位置における受信機アンテナ31へ入力された信号を示しており、フィルタによる吸収を受け、パルス幅に応じた吸収が実現されている。
図4(b)の下の信号波形は、図4(a)の「★2」の位置における信号を示しており、受信機アンテナ31から入力された信号は増幅器(アンプ)により増幅される過程で熱雑音(ガウス性雑音)が付加され、その様子を示している。
図4(c)は、シミュレーション評価の環境を示している。シミュレーション環境は大きく分けて、送信部51、チャネル部52と受信部53の3つの部分から構成される。送信部51では送信ビット系列を基に信号変調を行い、変調された無線信号の生成を行っている。本シミュレーションでは簡易な狭帯域パルス変調の1つであるパルス位置変調(Pulse Position Modulation: PPM)を採用している。PPMでは、ビット情報はパルスの前半、または、後半の時間的な位置により表現される変調方式である。なお、パルス生成部511では、本発明で用いる波形選択フィルタの効果を確認するため、キャリア信号発生に加えてパルス幅を整形する時間領域信号処理も行う。
次に、チャネル部52では送信された無線信号が無線チャネルで受ける影響をシミュレートしている。送信された無線信号はまず波形選択フィルタ20による吸収を受けるが、本シミュレーションでは事前に電磁界シミュレーションにより波形選択フィルタ20の吸収効果を算出し、そのデータを用いている。雑音源としては加法性白色ガウシアンノイズ(Additive White Gaussian Noise: AWGN)を仮定し、波形選択フィルタ20による吸収を受けたのちにAWGNの付加を行う。
最後に、受信部53において検波を行った後に復調を行い、ビット誤り率の算出を行う。本シミュレーションでは検波方式としてエネルギー検波を採用する。受信部53では、まず受信信号からパルスの位置に対応した2つのエネルギー値を算出し、この2つの出力エネルギー値は比較器531へ順次入力される。シンボルタイミング部532によって得られたシンボルタイミングを比較器531へ入力し、比較器531では適切なタイミングにおいて入力された2つのエネルギー値の比較を行うことで、受信ビット判定を行う。
FIG. 4A shows a simulation evaluation model, in which a radio signal output from a transmitter propagates on a filter and is input to a receiver.
The signal waveform in the upper part of FIG. 4B shows the signal input to the receiver antenna 31 at the position of “★ 1” in FIG. 4A, which is absorbed by the filter and corresponds to the pulse width. Absorption is realized.
The signal waveform at the bottom of FIG. 4B shows the signal at the position of “★ 2” in FIG. 4A, and the signal input from the receiver antenna 31 is amplified by an amplifier. , Thermal noise (Gaussian noise) is added, and this is shown.
FIG. 4C shows an environment for simulation evaluation. The simulation environment is roughly divided into three parts: a transmission unit 51, a channel unit 52, and a reception unit 53. The transmission unit 51 performs signal modulation based on the transmission bit sequence and generates a modulated wireless signal. In this simulation, pulse position modulation (PPM), which is one of simple narrow-band pulse modulations, is employed. In PPM, the bit information is a modulation method represented by the temporal position of the first half or the second half of the pulse. Note that the pulse generation unit 511 also performs time domain signal processing for shaping the pulse width in addition to generating the carrier signal in order to confirm the effect of the waveform selection filter used in the present invention.
Next, the channel unit 52 simulates the effect of the transmitted radio signal on the radio channel. The transmitted radio signal is first absorbed by the waveform selection filter 20, but in this simulation, the absorption effect of the waveform selection filter 20 is calculated in advance by electromagnetic field simulation, and the data is used. As a noise source, additive white Gaussian noise (AWGN) is assumed, and after being absorbed by the waveform selection filter 20, AWGN is added.
Finally, demodulation is performed after detection is performed in the receiving unit 53, and the bit error rate is calculated. In this simulation, energy detection is adopted as the detection method. The receiving unit 53 first calculates two energy values corresponding to the pulse positions from the received signal, and these two output energy values are sequentially input to the comparator 531. The symbol timing obtained by the symbol timing unit 532 is input to the comparator 531, and the comparator 531 compares the two energy values input at appropriate timings to determine a received bit.

図5は、パルス変調方式による特性評価を示す。
本発明者らが発明した波形(パルス幅)選択フィルタ20を用いた波形(パルス幅)選択性による多重化の基礎的な評価を実施した。
図5(a)および図5(b)のグラフは、横軸にEb/N0を示しており、これは送信信号のエネルギーEbと雑音のエネルギーN0のスペクトル密度の比である。Eb/N0が大きくなるほど送信信号のエネルギーEbが雑音エネルギーN0と比較して増大していることを示す。
図5(a)、図5(b)のグラフは、縦軸はビット誤り率特性(BER: Bit error rate)を示しており、ディジタル伝送においてどれだけの割合でビットの誤り(エラー)が生じているかを示す。例えば、BER=0.01は100ビット中1ビット平均してエラーが発生していることを示しており、BERが小さいほど高品質な通信であるといえる。
ここで、基準となるのは「X」で示す波形選択フィルタ20なしのときの特性(W/O SUT)である。波形選択フィルタ20を用いた特性が、この「X」で示す特性と同等ならば、同品質の通信である。評価したパルス幅は3水準で、パルス幅の短い順に、「黒四角」のパルス幅0.02us、「黒丸」のパルス幅2us、および「黒三角」のパルス幅20usである。
図5(a)は、短いパルスを吸収し長いパルスを透過するキャパシタ型波形選択フィルタ22(図2(a)及び図3(a))を用いた場合の通信特性を示す。「黒四角」で示す0.02usのパルス幅のBER特性は、基準である「X」で示すキャパシタ型波形選択フィルタ22なしのときの特性(W/O SUT)から大きく劣化している。即ち、短いパルス幅(0.02us)の電波は、キャパシタ型波形選択フィルタ22により選択的に吸収されている。
一方、「黒丸」で示すパルス幅2usや「黒三角」で示す20usのパルス幅のBERの特性は、「X」で示すキャパシタ型波形選択フィルタ22なしのときの特性(W/O SUT)ほとんど同じで特性劣化していない。即ち、「黒丸」で示すパルス幅2usや「黒三角」で示す20usのパルス幅の電波は、短いパルスを吸収し長いパルスを透過するキャパシタ型波形選択フィルタ22を使用しても、キャパシタ型波形選択フィルタ22を利用しない場合の特性と同等となっている。
このことから、本実施形態により、波形選択フィルタは、長いパルス幅の信号を大きな劣化なく透過させ、短いパルス幅の信号を遮断できている。
図5(b)は、逆に長いパルス幅の電波を吸収し短いパルス幅の電波を透過するインダクタ型波形選択フィルタ21(図2(b)及び図3(b))を用いた場合の通信特性を示す。また、インダクタ型波形選択フィルタ21なしのときの特性(W/O SUT)を「X」で示す。「黒丸」で示すパルス幅2usや「黒三角」で示すパルス幅20usのBERの特性は、[X]で示すインダクタ型波形選択フィルタ21なしのときの特性(W/O SUT)から大きく劣化している。一方、「黒四角」で示す0.02usのパルス幅のBER特性は、[X]で示すインダクタ型波形選択フィルタ21なしのときの特性(W/O SUT)とほとんど同じで特性劣化していない。即ち、「黒四角」で示す0.02usのパルス幅の電波は、長いパルスを吸収し短いパルスを透過するインダクタ型波形選択フィルタ21を使用しても、インダクタ型波形選択フィルタ21を利用しない場合の特性とほぼ同等となっている。このことから、本実施形態により、インダクタ型波形選択フィルタ21は、大きな劣化なく短いパルス幅の信号を透過させ、長いパルス幅の信号を遮断できている。したがって、インダクタ型波形選択フィルタ21を調整することで、図5(a)とは逆の特性を達成することが可能である
図5(a)および図5(b)の結果を総合的に考えると、各ユーザに適切なパルス幅を設定し、任意のユーザの信号だけを透過(ユーザ多重化)することが基礎的なシミュレーション検討から明らかになった。
FIG. 5 shows characteristics evaluation by the pulse modulation method.
Basic evaluation of multiplexing based on waveform (pulse width) selectivity using the waveform (pulse width) selection filter 20 invented by the present inventors was performed.
The graphs of FIGS. 5A and 5B show Eb / N0 on the horizontal axis, which is the ratio of the spectral density of the transmission signal energy Eb to the noise energy N0. It shows that the energy Eb of the transmission signal increases as Eb / N0 increases as compared with the noise energy N0.
In the graphs of FIG. 5A and FIG. 5B, the vertical axis indicates a bit error rate characteristic (BER: Bit error rate), and at what rate a bit error (error) occurs in digital transmission. To indicate For example, BER = 0.01 indicates that an error has occurred on average for one bit out of 100 bits, and it can be said that the smaller the BER, the higher the quality of the communication.
Here, the reference is the characteristic (W / O SUT) without the waveform selection filter 20 indicated by “X”. If the characteristic using the waveform selection filter 20 is equal to the characteristic indicated by "X", the communication is of the same quality. The evaluated pulse widths are three levels, and the pulse width is 0.02 μs for “black square”, 2 μs for “black circle”, and 20 μs for “black triangle” in ascending order of pulse width.
FIG. 5A shows communication characteristics when a capacitor-type waveform selection filter 22 (FIGS. 2A and 3A) that absorbs short pulses and transmits long pulses is used. The BER characteristic of a pulse width of 0.02 us indicated by “black square” is greatly deteriorated from the characteristic (W / O SUT) indicated by “X”, which is a reference, without the capacitor type waveform selection filter 22. That is, a radio wave having a short pulse width (0.02 us) is selectively absorbed by the capacitor type waveform selection filter 22.
On the other hand, the characteristics of the BER having a pulse width of 2 us indicated by "black circles" and a pulse width of 20 us indicated by "black triangles" are almost the same as the characteristics (W / O SUT) without the capacitor type waveform selection filter 22 indicated by "X". Same and no deterioration of characteristics. That is, a radio wave having a pulse width of 2 us indicated by a "black circle" or a pulse width of 20 us indicated by a "black triangle" can be obtained by using a capacitor type waveform selection filter 22 that absorbs short pulses and transmits long pulses. The characteristics are equivalent to those when the selection filter 22 is not used.
For this reason, according to the present embodiment, the waveform selection filter allows a signal having a long pulse width to pass therethrough without significant deterioration, and blocks a signal having a short pulse width.
FIG. 5B shows a communication using the inductor-type waveform selection filter 21 (FIGS. 2B and 3B) that absorbs radio waves having a long pulse width and transmits radio waves having a short pulse width. Show characteristics. The characteristic (W / O SUT) without the inductor type waveform selection filter 21 is indicated by “X”. The characteristics of the BER having a pulse width of 2 us indicated by "black circles" and a pulse width of 20 us indicated by "black triangles" are significantly deteriorated from the characteristics (W / O SUT) without the inductor type waveform selection filter 21 indicated by [X]. ing. On the other hand, the BER characteristic of the pulse width of 0.02 us indicated by “black square” is almost the same as the characteristic (W / O SUT) without the inductor type waveform selection filter 21 indicated by [X], and is not deteriorated. . That is, a radio wave having a pulse width of 0.02 us indicated by a “black square” is obtained when the inductor-type waveform selection filter 21 that absorbs a long pulse and transmits a short pulse is used, but the inductor-type waveform selection filter 21 is not used. The characteristics are almost the same. For this reason, according to the present embodiment, the inductor-type waveform selection filter 21 allows a signal having a short pulse width to pass therethrough without significant deterioration, and blocks a signal having a long pulse width. Therefore, by adjusting the inductor-type waveform selection filter 21, it is possible to achieve a characteristic opposite to that of FIG.
Considering the results of FIGS. 5 (a) and 5 (b) comprehensively, it is fundamental to set an appropriate pulse width for each user and transmit only signals of arbitrary users (user multiplexing). It became clear from a simulation study.

図11に、パルス変調方式による方法(単一周波数)の構成例を示す。ビット系列生成器は送信するビット系列を生成し、その出力系列はPPM (Pulse Position Modulation)変調器に入力される。PPM変調器では、ビット情報に応じたパルスの時間的位置を用いて変調が行われ、変調信号が生成される。なお、本来のPPM変調ではキャリア信号(正弦波信号)をそのまま利用して変調が実現されるが、図11でのPPM変調においては、キャリア発振器で生成された正弦波信号をパルス時間波形制御器10により波形選択フィルタ20の吸収特性に応じたパルス幅となるように励振時間が制御され、その出力結果を用いたPPM変調を行う。変調信号は無線通信路を通し受信側へ送信される。受信側では、まず波形選択フィルタ20を通された後に、フロントエンドであるアンプやバンドパスフィルタなどの無線通信の前段処理部分を通して受信される。受信信号検波器はフロントエンド出力信号から受信信号の検出(復調)を行い、受信ビット系列を出力する。図11中、フロントエンド、受信信号検波器が、受信部に相当する。 FIG. 11 shows a configuration example of a method (single frequency) using the pulse modulation method. The bit sequence generator generates a bit sequence to be transmitted, and the output sequence is input to a PPM (Pulse Position Modulation) modulator. In the PPM modulator, modulation is performed using a temporal position of a pulse corresponding to bit information, and a modulated signal is generated. Note that in the original PPM modulation, the modulation is realized by using the carrier signal (sine wave signal) as it is, but in the PPM modulation in FIG. The excitation time is controlled by the control unit 10 so as to have a pulse width corresponding to the absorption characteristic of the waveform selection filter 20, and PPM modulation using the output result is performed. The modulated signal is transmitted to a receiving side through a wireless communication path. On the receiving side, the signal is first passed through the waveform selection filter 20, and then received through a front-end processing part of wireless communication, such as an amplifier or a band-pass filter, which is a front end. The received signal detector detects (demodulates) the received signal from the front end output signal and outputs a received bit sequence. In FIG. 11, the front end and the received signal detector correspond to a receiving unit.

図12に、シミュレーション結果(単一周波数の場合)を示す。横軸はEb/N0、縦軸はビット誤り率特性(BER特性)をそれぞれ示す。図12の結果は前述の図5の結果と同様の傾向の結果となっていることを示している。
即ち、図5(a)と図12(a)は、短いパルス幅の電波吸収するキャパシタ型波形選択フィルタ22の場合であり、図5(b)と図12(b)は、長いパルス幅の電波吸収するインダクタ型波形選択フィルタ21の場合である。
図12(c)は、凹形の吸収特性を持つパラレル結合型波形選択フィルタ23の場合である。[X]で示すパラレル結合型波形選択フィルタ23なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、「黒丸」で示すパルス幅2usは、殆ど劣化していないが、「黒三角」で示すパルス幅20usおよび「黒四角」で示すパルス幅0.02usは大きく劣化している。即ち、パルス幅が小さい電波(0.02us)と大きい電波(20us)を吸収し、その間のパルス幅の電波(2us)を透過している。
図12(d)は、凸形の吸収特性を持つシリーズ結合型波形選択フィルタ24の場合である。[X]で示すシリーズ結合型波形選択フィルタ24なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、[黒三角」で示すパルス幅20usおよび「黒四角」で示すパルス幅0.02usは殆ど劣化していないが、「黒丸」で示すパルス幅2usは大きく劣化している。即ち、パルス幅が小さい電波(0.02us)と大きい電波(20us)を透過し、その間のパルス幅の電波(2us)を吸収している。
FIG. 12 shows a simulation result (for a single frequency). The horizontal axis indicates E b / N 0 , and the vertical axis indicates bit error rate characteristics (BER characteristics). The result of FIG. 12 indicates that the result has the same tendency as the result of FIG. 5 described above.
That is, FIGS. 5A and 12A show the case of the capacitor-type waveform selection filter 22 that absorbs radio waves with a short pulse width, and FIGS. 5B and 12B show the case of the long pulse width. This is the case of the inductor type waveform selection filter 21 that absorbs radio waves.
FIG. 12C shows the case of the parallel-coupling-type waveform selection filter 23 having a concave absorption characteristic. With respect to the BER characteristic (W / O SUT) without the parallel-coupling type waveform selection filter 23 shown by [X], the pulse width 2 us shown by "black circle" is hardly degraded, but by "black triangle" The pulse width of 20 us shown and the pulse width of 0.02 us shown as "black square" are significantly deteriorated. That is, a radio wave (0.02 us) having a small pulse width and a radio wave (20 us) having a large pulse width are absorbed, and a radio wave (2 us) having a pulse width therebetween is transmitted.
FIG. 12D shows a case of a series-coupled waveform selection filter 24 having a convex absorption characteristic. With respect to the BER characteristic (W / O SUT) without the series combination type waveform selection filter 24 shown by [X], the pulse width of 20 us indicated by [black triangle] and the pulse width of 0.02 us indicated by "black square" are as follows. Although there is almost no deterioration, the pulse width 2 us indicated by the “black circle” is largely deteriorated. That is, a radio wave (0.02 us) having a small pulse width and a radio wave (20 us) having a large pulse width are transmitted, and a radio wave (2 us) having a pulse width therebetween is absorbed.

図13に、OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) による方法(複数の周波数)の構成例を示す。送信ビットデータはS/Pによりシリアルパラレル変換が行われ、並列的にQPSK変調器(4相位相シフトキーイング変調器)に入力される。その後、IFFT部(逆フーリエ変換器)により周波数領域の信号を時間領域信号に変換され、GI部によりガードインターバルが付加される。D/Aでは生成されたディジタル信号をアナログ信号に変換するが、ここにSubcarrier Mapper(サブキャリアマッパ)によるサブキャリアの調整を行うことでパルス幅が適切に制御される。
具体的な実施形態の1つとしては、サブキャリアの周波数間隔とパルス幅は反比例の特性があるため、サブキャリアの周波数間隔を制御することによりパルス幅を任意に設定できる。なお、受信側のSubcarrier Demapper (サブキャリアデマッパ)ではこの逆の操作を行い、任意のパルス幅に対応するようにサブキャリアの周波数間隔を制御する。
LO(局発発振器)により発振された信号によりパンドパス信号に変換され、BPF(帯域濾波器)により周波数帯域を調整し送信信号が生成される。送信信号は単一周波数と同様に無線通信路を経由し、波形選択フィルタを通した後に受信部へ入力される。受信部については送信部の処理を逆手順で順次行われることで実現される。
FIG. 13 shows a configuration example of a method (a plurality of frequencies) based on OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). The transmission bit data undergoes serial / parallel conversion by S / P, and is input in parallel to a QPSK modulator (four-phase shift keying modulator). Thereafter, the frequency domain signal is converted into a time domain signal by an IFFT unit (inverse Fourier transformer), and a guard interval is added by a GI unit. In the D / A, the generated digital signal is converted into an analog signal, and the pulse width is appropriately controlled by adjusting the subcarrier with a subcarrier mapper.
As one specific embodiment, since the frequency interval and the pulse width of the subcarrier have inverse characteristics, the pulse width can be arbitrarily set by controlling the frequency interval of the subcarrier. The subcarrier demapper on the receiving side performs the reverse operation to control the frequency interval of the subcarrier so as to correspond to an arbitrary pulse width.
The signal oscillated by the LO (local oscillator) is converted into a bandpass signal, and the frequency band is adjusted by a band pass filter (BPF) to generate a transmission signal. The transmission signal passes through a wireless communication path in the same manner as a single frequency, and is input to a reception unit after passing through a waveform selection filter. The receiving unit is realized by sequentially performing the processing of the transmitting unit in reverse order.

図14は、図13で示したOFDMによる方法におけるパルス時間波形制御の原理を示す。図14より、OFDM信号の時間領域波形のパルス幅Tはサブキャリア間隔Δfの逆数で決定されることがわかる。図13のサブキャリアマッパでは、このΔfを調整することで生成されるOFDM信号のパルス幅を制御し、波形選択フィルタに適したパルス幅のOFDM信号を生成する。これは、複数の周波数が存在する帯域のパルス幅の電波を対象としている。 FIG. 14 shows the principle of pulse time waveform control in the OFDM method shown in FIG. FIG. 14 shows that the pulse width T of the time domain waveform of the OFDM signal is determined by the reciprocal of the subcarrier interval Δf. The subcarrier mapper in FIG. 13 controls the pulse width of the OFDM signal generated by adjusting Δf, and generates an OFDM signal having a pulse width suitable for the waveform selection filter. This is intended for radio waves having a pulse width in a band in which a plurality of frequencies exist.

図15に、シミュレーション結果(複数の周波数が存在する帯域)を示す。横軸はEb/N0、縦軸はビット誤り率特性(BER特性)をそれぞれ示す。図15の結果は、前述の図5や図12の結果と同様の傾向の結果となっていることを示している。
即ち、 図15(a)は、短いパルス幅の電波吸収するキャパシタ型波形選択フィルタ22の場合である。[X]で示すキャパシタ型波形選択フィルタ22なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、「上黒三角」で示すパルス幅20usは、殆ど劣化していない。一方、「下黒三角」で示すパルス幅1us、「黒丸」で示すパルス幅500ns、および「黒四角」で示すパルス幅10nsは大きく劣化している。即ち、パルス幅が短い電波(1us、500ns、10ns)を吸収し、長いパルス幅の電波(20us)を透過している。
図15(b)は、長いパルス幅の電波吸収するインダクタ型波形選択フィルタ21の場合である。[X]で示すインダクタ型波形選択フィルタ21なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、「黒四角」で示すパルス幅10nsは、殆ど劣化していない。一方、「上黒三角」で示すパルス幅20us、「下黒三角」で示すパルス幅1us、および「黒丸」で示すパルス幅500nsは大きく劣化している。即ち、即ち、パルス幅が短い電波(10ns)を透過し、長いパルス幅の電波(1us、500ns、20us)を吸収している。
図15(c)は、凹形の吸収特性を持つパラレル結合型波形選択フィルタ23の場合である。[X]で示すパラレル結合型波形選択フィルタ23なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、「下黒三角」で示すパルス幅1usおよび「黒丸」で示すパルス幅500nsは、殆ど劣化していないが、「黒四角」で示すパルス幅1nsおよび「上黒三角」で示すパルス幅20ussは大きく劣化している。即ち、パルス幅が小さい電波(10ns)と大きい電波(20us)を吸収し、その間のパルス幅の電波(1us、500ns)を透過している。
図15(d)は、凸形の吸収特性を持つシリーズ結合型波形選択フィルタ24の場合である。[X]で示すシリーズ結合型波形選択フィルタ24なしのときのBER特性(W/O SUT)に対して、[黒三角」で示すパルス幅20usおよび「黒四角」で示すパルス幅0.02usは殆ど劣化していないが、「黒丸」で示すパルス幅2usは大きく劣化している。即ち、パルス幅が小さい電波(10ns)と大きい電波(20us)を透過し、その間のパルス幅の電波(1us、500ns)を吸収している。
以上より、複数の周波数が存在する帯域のパルス幅の電波も、波形選択フィルタ20はパルス幅に応じて選択的に吸収、透過させることができる。
FIG. 15 shows a simulation result (a band in which a plurality of frequencies exist). The horizontal axis indicates E b / N 0 , and the vertical axis indicates bit error rate characteristics (BER characteristics). The result of FIG. 15 shows that the result has the same tendency as the results of FIGS. 5 and 12 described above.
That is, FIG. 15A shows the case of the capacitor type waveform selection filter 22 that absorbs radio waves having a short pulse width. With respect to the BER characteristic (W / O SUT) without the capacitor type waveform selection filter 22 indicated by [X], the pulse width 20 us indicated by the “upper black triangle” has hardly deteriorated. On the other hand, the pulse width 1 us indicated by “lower black triangle”, the pulse width 500 ns indicated by “black circle”, and the pulse width 10 ns indicated by “black square” are significantly deteriorated. That is, a radio wave with a short pulse width (1 us, 500 ns, 10 ns) is absorbed, and a radio wave with a long pulse width (20 us) is transmitted.
FIG. 15B shows the case of the inductor-type waveform selection filter 21 that absorbs radio waves having a long pulse width. With respect to the BER characteristic (W / O SUT) without the inductor type waveform selection filter 21 shown by [X], the pulse width 10 ns shown by "black square" has hardly deteriorated. On the other hand, the pulse width 20 μs indicated by the “upper black triangle”, the pulse width 1 μs indicated by the “lower black triangle”, and the pulse width 500 ns indicated by the “black circle” are significantly deteriorated. That is, it transmits radio waves with a short pulse width (10 ns) and absorbs radio waves with a long pulse width (1 us, 500 ns, 20 us).
FIG. 15C shows a case of the parallel-coupling-type waveform selection filter 23 having a concave absorption characteristic. With respect to the BER characteristics (W / O SUT) without the parallel-coupling-type waveform selection filter 23 shown by [X], the pulse width 1 us indicated by “lower black triangle” and the pulse width 500 ns indicated by “black circle” are almost the same. Although not deteriorated, the pulse width 1 ns indicated by “black square” and the pulse width 20 uss indicated by “upper black triangle” are significantly deteriorated. That is, it absorbs a radio wave with a small pulse width (10 ns) and a radio wave with a large pulse width (20 μs), and transmits a radio wave with a pulse width between them (1 μs and 500 ns).
FIG. 15D shows the case of a series-coupling type waveform selection filter 24 having a convex absorption characteristic. With respect to the BER characteristic (W / O SUT) without the series combination type waveform selection filter 24 shown by [X], the pulse width of 20 us indicated by [black triangle] and the pulse width of 0.02 us indicated by "black square" are as follows. Although there is almost no deterioration, the pulse width 2 us indicated by the “black circle” is largely deteriorated. That is, a radio wave with a small pulse width (10 ns) and a radio wave with a large pulse width (20 us) are transmitted, and a radio wave with a pulse width between them (1 us, 500 ns) is absorbed.
As described above, the waveform selection filter 20 can selectively absorb and transmit radio waves having a pulse width in a band in which a plurality of frequencies exist, according to the pulse width.

(第1実施形態)
図16に、第1実施形態の波形選択フィルタによる多重化方式(送信側)を示す。
送信側通信端末2は、変調器12に続いて、パルス時間波形制御器10を有する。通信端末で入力されたビット情報は、変調器12で変調される。生成された変調信号は、続いてパルス時間波形制御器10に入力され、各送受信者のペアに割り当てられた固有パルス幅の無線電波に変形される時間領域の波形制御が行われる。その後、無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
(1st Embodiment)
FIG. 16 shows a multiplexing method (transmission side) using the waveform selection filter according to the first embodiment.
The transmitting communication terminal 2 has a pulse time waveform controller 10 following the modulator 12. The bit information input by the communication terminal is modulated by the modulator 12. The generated modulated signal is subsequently input to the pulse time waveform controller 10, which performs waveform control in a time domain that is transformed into a radio wave having a unique pulse width assigned to each transmitter / receiver pair. Thereafter, the radio wave is transmitted to the multiple access communication path 30.

図17に、第1実施形態の波形選択フィルタによる多重化方式(受信側)を示す。
受信側通信端末2は、多重アクセス通信路30を経た電波を、波形選択フィルタ20で受信することを想定する。波形選択フィルタ20では、特定のパルス幅の電波を透過し、その他の電波は吸収する。従って、波形選択フィルタ20により送受信者に割り当てられた固有パルス幅の電波のみ透過され、特定のパルス幅の無線電波が選択的にアンテナ6で受信される。その後、受信電波は復調器16に入力されることで復調が行われ、特定の送信者に対する受信ビット情報を得る。なお、図17では、復調器16が受信部に相当する。
FIG. 17 shows a multiplexing method (reception side) using a waveform selection filter according to the first embodiment.
It is assumed that the receiving communication terminal 2 receives the radio wave transmitted through the multiple access communication channel 30 by the waveform selection filter 20. The waveform selection filter 20 transmits radio waves with a specific pulse width and absorbs other radio waves. Therefore, only the radio wave of the specific pulse width assigned to the sender and the receiver by the waveform selection filter 20 is transmitted, and the radio wave of a specific pulse width is selectively received by the antenna 6. Thereafter, the received radio wave is input to the demodulator 16 and demodulated to obtain received bit information for a specific sender. In FIG. 17, the demodulator 16 corresponds to a receiving unit.

図6に、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域において波形選択フィルタによる多重化を行う通信システム1の構成を模式的に示す。この通信システム1では、N組の送信者および受信者(以下、送受信者)のペアに対して、固有のパルス幅をそれぞれ割り当てることで、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域の無線チャンネルにおける多重化を実現している。送信者#1と受信者#1のペアを例に挙げれば、送信者#1は、特定の固有パルス幅の電波で受信者#1と通信する。同様に、送信者#1、2、3、…、Nは、ペアを組む受信者#1、2、3、…、Nに、それぞれ異なる特定の固有パルス幅で通信している。
送信側通信端末は、変調器12続いて、パルス時間波形制御器10、次にアンテナ6を有する。通信端末で入力されたビット情報は、変調器12で変調される。生成された変調信号は、続いてパルス時間波形制御器10に入力され、各送受信者のペアに割り当てられた固有パルス幅の無線電波に変形される時間領域の波形制御が行われる。その後、アンテナ6により無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
多重アクセス通信路30は、通常の無線通信空間(無線通信路)であり、複数電波によって多重にアクセスされている。
受信側通信端末は、多重アクセス通信路30を経た電波を、まず波形選択フィルタ20を有するアンテナ6で受信することを想定する。波形選択フィルタ20では、特定のパルス幅の電波を透過し、その他の電波は吸収する。従って、波形選択フィルタ20により送受信者に割り当てられた固有パルス幅の電波のみ透過され、特定のパルス幅の無線電波が選択的にアンテナ6で受信される。その後、受信電波は復調器16に入力されることで復調が行われ、特定の送信者に対する受信ビット情報を得る。なお、図6では、アンテナ6および復調器16が受信部に相当する。
ここで、パルス時間波形制御器10は、パルス変調器12から出力された変調信号のパルス幅を制御する形で構成され、時間領域での波形制御の機能を持つ。パルス時間の定義としては、単一周波数の信号(正弦波信号)の場合では、「正弦波信号の励振時間」を「パルス幅」として定義する。このため、パルス幅の簡易な制御機構で実現可能であり、パルス時間波形制御器はスイッチや簡易なディジタル回路素子によって構成可能である。その一方で、ある周波数帯域幅を持つ信号(複数の正弦波信号の組み合わせで表現される信号)のパルス幅も「ある一定の信号強度以上で信号が存在している持続時間」で定義される。簡易な変調方式ではスイッチや簡易なディジタル回路素子による制御機構で実現できるが、後述のようなOFDM変調ではスイッチなどの簡易な機構では実現が困難である。
以上、第1実施形態によれば、従来の通信システムにおいて、送信側にパルス時間波形制御器10、および送信側に波形選択フィルタ20を設置することにより、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域においてパルス幅による波形選択による多重化した通信システム1を提供することができる。
FIG. 6 schematically shows a configuration of a communication system 1 that performs multiplexing by a waveform selection filter in the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist. In this communication system 1, a unique pulse width is assigned to each of N pairs of a transmitter and a receiver (hereinafter, “transmitter / receiver”), so that a radio channel of the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist is assigned. Multiplexing is realized. Taking a pair of a sender # 1 and a receiver # 1 as an example, the sender # 1 communicates with the receiver # 1 by a radio wave having a specific specific pulse width. Similarly, the senders # 1, 2, 3,..., N are communicating with the receivers # 1, 2, 3,.
The transmitting communication terminal includes a modulator 12, a pulse time waveform controller 10, and then an antenna 6. The bit information input by the communication terminal is modulated by the modulator 12. The generated modulated signal is subsequently input to the pulse time waveform controller 10, which performs waveform control in a time domain that is transformed into a radio wave having a unique pulse width assigned to each transmitter / receiver pair. Thereafter, the radio wave is transmitted to the multiple access communication path 30 by the antenna 6.
The multiple access communication path 30 is a normal wireless communication space (wireless communication path), and is multiplexed by a plurality of radio waves.
It is assumed that the receiving communication terminal first receives the radio wave transmitted through the multiple access communication path 30 with the antenna 6 having the waveform selection filter 20. The waveform selection filter 20 transmits radio waves with a specific pulse width and absorbs other radio waves. Therefore, only the radio wave of the specific pulse width assigned to the sender and the receiver by the waveform selection filter 20 is transmitted, and the radio wave of a specific pulse width is selectively received by the antenna 6. Thereafter, the received radio wave is input to the demodulator 16 and demodulated to obtain received bit information for a specific sender. In FIG. 6, the antenna 6 and the demodulator 16 correspond to a receiving unit.
Here, the pulse time waveform controller 10 is configured to control the pulse width of the modulated signal output from the pulse modulator 12, and has a function of controlling the waveform in the time domain. As for the definition of the pulse time, in the case of a signal of a single frequency (sine wave signal), “excitation time of sine wave signal” is defined as “pulse width”. Therefore, it can be realized by a simple control mechanism of the pulse width, and the pulse time waveform controller can be constituted by a switch or a simple digital circuit element. On the other hand, the pulse width of a signal having a certain frequency bandwidth (a signal expressed by a combination of a plurality of sine-wave signals) is also defined by the "duration in which the signal exists at a certain signal strength or more". . The simple modulation method can be realized by a control mechanism using a switch or a simple digital circuit element, but it is difficult to realize the OFDM modulation described later using a simple mechanism such as a switch.
As described above, according to the first embodiment, in the conventional communication system, the same frequency band or a plurality of frequencies exist by installing the pulse time waveform controller 10 on the transmission side and the waveform selection filter 20 on the transmission side. The multiplexed communication system 1 can be provided by selecting a waveform in a band by a pulse width.

(第2実施形態)
図18に、波形選択フィルタによる多重化に、周波数分割多元アクセス(FDMA)を導入した方式(送信側)を示す。
送信側通信端末2は、変調器12に続いて周波数変換器14(送信側周波数変換器)、続いてパルス時間波形制御器10を有する。
通信端末2で入力されたビット情報は、変調器12で変調され、続いて周波数変換器14において割り当てられた周波数帯上の信号に変換される。続いて、パルス時間波形制御器10で、割り当てられた特定のパルス幅の電波に変換される。生成された無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
ここで、周波数変換器14により、周波数分割多元アクセス(FDMA)による周波数領域での多重化をおこなう。加えてパルス時間波形制御器10により、パルス幅による波形選択による多重化をおこなう。
(2nd Embodiment)
FIG. 18 shows a method (transmission side) in which frequency division multiple access (FDMA) is introduced into multiplexing by a waveform selection filter.
The transmission-side communication terminal 2 has a frequency converter 14 (transmission-side frequency converter) subsequent to the modulator 12, and a pulse time waveform controller 10 subsequently.
The bit information input by the communication terminal 2 is modulated by the modulator 12 and subsequently converted into a signal on the assigned frequency band by the frequency converter 14. Subsequently, the pulse time waveform controller 10 converts the signal into a radio wave having a specific assigned pulse width. The generated radio wave is transmitted to the multiple access communication path 30.
Here, the frequency converter 14 performs multiplexing in the frequency domain by frequency division multiple access (FDMA). In addition, the pulse time waveform controller 10 performs multiplexing by selecting a waveform based on a pulse width.

図19に、波形選択フィルタによる多重化にFDMAを導入した方式(受信側)を示す。
受信側通信端末2は、多重アクセス通信路30を経た電波を、まず波形選択フィルタ20で受信する。波形選択フィルタ20では、各送受信ペアに割り当てられた特定のパルス幅の無線電波を透過し、その他の無線電波は吸収される。本部分により、割り当てられたパルス幅の無線電波の選択的な受信を実現している。なお、図19では、周波数変換器14、復調器16が受信部に相当する。
FIG. 19 shows a system (receiving side) in which FDMA is introduced into multiplexing by a waveform selection filter.
The receiving communication terminal 2 first receives the radio wave transmitted through the multiple access communication path 30 by the waveform selection filter 20. In the waveform selection filter 20, a radio wave having a specific pulse width assigned to each transmission / reception pair is transmitted, and other radio waves are absorbed. This part realizes the selective reception of the radio wave of the assigned pulse width. In FIG. 19, the frequency converter 14 and the demodulator 16 correspond to a receiving unit.

図7に、周波数分割多元アクセス(FDMA)による周波数領域での多重化方式と波形選択による多重化方式を組み合わせた通信システム1の構成例を模式的に示す。本構成例において、N組の送受信者のペアは周波数領域とパルス幅の領域において二次元的な多重化が実現されている。送信者#1と受信者#1のペアを例に挙げれば、送信者#1は、特定の周波数帯と特定のパルス幅が割り当てられ送信者#1と通信する。同様に、送信者#1、2、3、…、Nは、ペアを組む受信者#1、2、3、…、Nに、それぞれの特定の周波数帯とパルス幅が割り当てられ通信を行う。
送信側通信端末2は、変調器12に続いて周波数変換器14(受信側周波数変換器)、続いてパルス時間波形制御器10、次にアンテナ6を有する。
ビット情報は、変調器12で変調され、続いて周波数変換器14において割り当てられた周波数帯上の信号に変換される。続いて、パルス時間波形制御器10で、割り当てられた特定のパルス幅の電波に変換される。生成された無線電波は、アンテナ6により多重アクセス通信路30へ発信される。
ここで、周波数変換器14により、周波数分割多元アクセス(FDMA)による周波数領域での多重化をおこなう。加えてパルス時間波形制御器10により、パルス幅による波形選択による多重化をおこなう。
多重アクセス通信路30は、通常の無線通信空間であり、複数の無線電波が多重的にアクセスするチャネルである。
受信側通信端末は、多重アクセス通信路30を経た電波を、まず波形選択フィルタ20を有するアンテナ6で受信することを想定する。波形選択フィルタ20では、各送受信ペアに割り当てられた特定のパルス幅の無線電波を透過し、その他の無線電波は吸収される。本部分により、割り当てられたパルス幅の無線電波の選択的な受信を実現している。さらに、アンテナ6で受信された信号は、周波数変換器14において特定の周波数領域のみを選択的に受信する変換が行われる。周波数領域とパルス幅領域において選択的に抽出された無線信号のみを復調器16に入力され、特定の送信者に対する受信ビット情報が出力される。なお、図7では、アンテナ6、周波数変換器14、復調器16が受信部に相当する。
以上、第2実施形態によれば、従来のFDMA方式(周波数分割多元アクセス方式)の通信システムにおいて、送信側にパルス時間波形制御器10、および送信側に波形選択フィルタ20を設置することにより、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域においてパルス幅による波形選択による多重化した通信システム1を提供することができる。
FIG. 7 schematically shows a configuration example of a communication system 1 in which a multiplexing method in the frequency domain by frequency division multiple access (FDMA) and a multiplexing method by waveform selection are combined. In this configuration example, two-dimensional multiplexing is realized for the N pairs of transmitters and receivers in the frequency domain and the pulse width domain. Taking a pair of the sender # 1 and the receiver # 1 as an example, the sender # 1 is assigned a specific frequency band and a specific pulse width and communicates with the sender # 1. Similarly, the senders # 1, 2, 3,..., N perform communication by assigning specific frequency bands and pulse widths to the receivers # 1, 2, 3,.
The transmitting communication terminal 2 includes a modulator 12, a frequency converter 14 (receiving frequency converter), a pulse time waveform controller 10, and then an antenna 6.
The bit information is modulated by the modulator 12 and subsequently converted into a signal on the allocated frequency band by the frequency converter 14. Subsequently, the pulse time waveform controller 10 converts the signal into a radio wave having a specific assigned pulse width. The generated radio wave is transmitted to the multiple access channel 30 by the antenna 6.
Here, the frequency converter 14 performs multiplexing in the frequency domain by frequency division multiple access (FDMA). In addition, the pulse time waveform controller 10 performs multiplexing by selecting a waveform based on a pulse width.
The multiple access communication path 30 is a normal wireless communication space, and is a channel to which a plurality of wireless radio waves access in a multiplex manner.
It is assumed that the receiving communication terminal first receives the radio wave transmitted through the multiple access communication path 30 with the antenna 6 having the waveform selection filter 20. In the waveform selection filter 20, a radio wave having a specific pulse width assigned to each transmission / reception pair is transmitted, and other radio waves are absorbed. This part realizes the selective reception of the radio wave of the assigned pulse width. Further, the signal received by the antenna 6 is subjected to conversion for selectively receiving only a specific frequency region in the frequency converter 14. Only the radio signal selectively extracted in the frequency domain and the pulse width domain is input to the demodulator 16, and received bit information for a specific sender is output. In FIG. 7, the antenna 6, the frequency converter 14, and the demodulator 16 correspond to a receiving unit.
As described above, according to the second embodiment, in the conventional communication system of the FDMA system (frequency division multiple access system), by installing the pulse time waveform controller 10 on the transmission side and the waveform selection filter 20 on the transmission side, The multiplexed communication system 1 can be provided by selecting a waveform based on a pulse width in the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist.

(第3実施形態)
図20に、波形選択フィルタによる多重化にTDMAを導入した方式(送信側)の構成例を示す。
送信側通信端末2は、変調器12に続いてアクセス時間制御器17(送信側アクセス時間制御器、続いてパルス時間波形制御器10を有する。
通信端末2で入力されたビット情報は、変調器12で変調され、続いてアクセス時間制御器17において割り当てられた周波数帯上の信号に変換される。続いて、パルス時間波形制御器10で、割り当てられた特定のパルス幅の電波に変換される。生成された無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
ここで、アクセス時間制御器17により、時間分割多元アクセス(TDMA)によるアクセス時間での多重化を行う。加えてパルス時間波形制御器10により、パルス幅による波形選択による多重化も実現される。
(Third embodiment)
FIG. 20 shows a configuration example of a system (transmission side) in which TDMA is introduced into multiplexing by a waveform selection filter.
The transmission-side communication terminal 2 includes an access time controller 17 (a transmission-side access time controller, followed by a pulse time waveform controller 10) following the modulator 12.
The bit information input by the communication terminal 2 is modulated by the modulator 12, and then converted into a signal on the assigned frequency band by the access time controller 17. Subsequently, the pulse time waveform controller 10 converts the signal into a radio wave having a specific assigned pulse width. The generated radio wave is transmitted to the multiple access communication path 30.
Here, the access time controller 17 performs multiplexing with access time by time division multiple access (TDMA). In addition, the pulse time waveform controller 10 realizes multiplexing by selecting a waveform based on a pulse width.

図21に、波形選択フィルタによる多重化にTDMAを導入した方式(受信側)の構成例を示す。
受信側通信端末2は、多重アクセス通信路30を経た電波を、まず波形選択フィルタ20で受信する。波形選択フィルタ20では、各送受信ペアに割り当てられた特定のパルス幅の無線電波を透過し、その他の無線電波は吸収される。本部分により、割り当てられたパルス幅の無線電波の選択的な受信を実現している。
続いて、アクセス時間制御器17(受信側アクセス時間制御器)により各ユーザに対応した特定のアクセス時間の信号の抽出を行う。
続いて、復調器16では受信信号の復調が行われ受信ビット系列が出力される。なお、図21では、アクセス時間制御器17、復調器16が受信部に相当する。
FIG. 21 shows a configuration example of a system (receiving side) in which TDMA is introduced into multiplexing by a waveform selection filter.
The receiving communication terminal 2 first receives the radio wave transmitted through the multiple access communication path 30 by the waveform selection filter 20. In the waveform selection filter 20, a radio wave having a specific pulse width assigned to each transmission / reception pair is transmitted, and other radio waves are absorbed. This part realizes the selective reception of the radio wave of the assigned pulse width.
Subsequently, the access time controller 17 (reception side access time controller) extracts a signal of a specific access time corresponding to each user.
Subsequently, the demodulator 16 demodulates the received signal and outputs a received bit sequence. In FIG. 21, the access time controller 17 and the demodulator 16 correspond to a receiving unit.

(第4実施形態)
図22に、波形選択フィルタによる多重化にCDMA(符号分割多元接続方式)を導入した方式(送信側)の構成例を示す。
送信側通信端末2は、変調器12に続いて符号拡散器18、続いてパルス時間波形制御器10を有する。
通信端末2で入力されたビット情報は、変調器12で変調され、続いて符号拡散器18において各ユーザに対応した拡散符号を用いた信号拡散が行われる。続いて、パルス時間波形制御器10で、割り当てられた特定のパルス幅の電波に変換される。生成された無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
ここで、符号拡散器18により、符号分割多元アクセス(CDMA)による拡散符号領域での多重化をおこなう。加えてパルス時間波形制御器10により、パルス幅による波形選択による多重化をおこなう。
(Fourth embodiment)
FIG. 22 shows a configuration example of a system (transmission side) in which CDMA (code division multiple access system) is introduced into multiplexing by a waveform selection filter.
The transmitting communication terminal 2 includes a modulator 12, a code spreader 18, and a pulse time waveform controller 10 subsequently.
The bit information input by the communication terminal 2 is modulated by the modulator 12, and subsequently the signal is spread by the code spreader 18 using a spreading code corresponding to each user. Subsequently, the pulse time waveform controller 10 converts the signal into a radio wave having a specific assigned pulse width. The generated radio wave is transmitted to the multiple access communication path 30.
Here, the code spreader 18 performs multiplexing in a spread code area by code division multiple access (CDMA). In addition, the pulse time waveform controller 10 performs multiplexing by selecting a waveform based on a pulse width.

図23に、波形選択フィルタによる多重化にCDMAを導入した方式(送信側、別形態)の構成例を示す。なお、図23では直接拡散方式(DSSS方式)を例としている。
送信側通信端末2は、変調器12に続いて符号拡散器18を有する。更に、これに並行にCDMA拡散符号生成器18−1に続いてパルス時間波形制御器10(チップレート調整器)に続いて符号拡散器18を有する。生成器18−1は各ユーザに対応した拡散符号を出力し、この拡散符号を10に通すことで拡散信号が生成される。パルス時間波形制御器10では拡散信号のチップレートを調整することで波形選択フィルタにより選択的に透過・吸収される信号となるように送信信号のパルス幅を制御する。すなわち、1チップ幅(チップレートの逆数)をパルス幅と見なし、このチップ幅を制御することで波形選択性の効果を得る。
符号拡散器18において生成された無線電波は、多重アクセス通信路30へ発信される。
FIG. 23 shows a configuration example of a method (transmission side, another form) in which CDMA is introduced into multiplexing by a waveform selection filter. Note that FIG. 23 illustrates the direct spreading method (DSSS method) as an example.
The transmitting communication terminal 2 has a code spreader 18 subsequent to the modulator 12. Further, in parallel with this, a code spreader 18 is provided following the pulse time waveform controller 10 (chip rate adjuster) following the CDMA spread code generator 18-1. The generator 18-1 outputs a spread code corresponding to each user, and a spread signal is generated by passing the spread code through 10. The pulse time waveform controller 10 controls the pulse width of the transmission signal by adjusting the chip rate of the spread signal so that the signal is selectively transmitted and absorbed by the waveform selection filter. That is, one chip width (reciprocal of the chip rate) is regarded as a pulse width, and by controlling this chip width, the effect of waveform selectivity is obtained.
The radio wave generated by the code spreader 18 is transmitted to the multiple access channel 30.

図24に、波形選択性による多重化にCDMAを導入した方式(受信側)を示す。
受信側通信端末2は、多重アクセス通信路30を経た電波を、まず波形選択フィルタ20で受信する。波形選択フィルタ20では、各送受信ペアに割り当てられた特定のパルス幅の無線電波を透過し、その他の無線電波は吸収される。本部分により、割り当てられたパルス幅の無線電波の選択的な受信を実現している。
続いて、符号逆拡散器19により各ユーザに対応した拡散信号を用いて逆拡散を行い、それぞれのユーザの受信信号の抽出を行う。
続いて、復調器16では受信信号を復調し、受信ビット系列を出力する。なお、図24では、符号逆拡散器19、復調器16が受信部に相当する。
FIG. 24 shows a method (reception side) in which CDMA is introduced into multiplexing based on waveform selectivity.
The receiving communication terminal 2 first receives the radio wave transmitted through the multiple access communication path 30 by the waveform selection filter 20. In the waveform selection filter 20, a radio wave having a specific pulse width assigned to each transmission / reception pair is transmitted, and other radio waves are absorbed. This part realizes the selective reception of the radio wave of the assigned pulse width.
Subsequently, the code despreader 19 performs despreading using spread signals corresponding to each user, and extracts a received signal of each user.
Subsequently, the demodulator 16 demodulates the received signal and outputs a received bit sequence. In FIG. 24, the code despreader 19 and the demodulator 16 correspond to a receiving unit.

(第5実施形態)
図8に、通信端末2に、パルス時間波形制御器10および波形選択フィルタ20を装着した例を示す。通信端末2は、アンテナ6、通信端末内基板2aを有する。パルス時間波形制御器10は、構成部品が少ないので、通信端末2内の基板2aの一部に、実装されている。また、アンテナ6の外側に、波形選択フィルタ20を装着する。この通信端末2は、上述の受信側通信端末および送信側通信端末として使用可能である。ここで、波形選択フィルタ20は透過型を使用されている。
一方の送信側の通信端末2では、通信端末内基板2aに実装されている変調器12、周波数変換器14で生成した連続した信号を、パルス時間波形制御器10にて、特定の固有パルス幅の信号となるように時間領域での波形制御を行い、通信端末内配線2bを介してアンテナ6に電気信号として伝える。この電気信号が、アンテナ6にて電波に形態を変えて多重アクセス通信路30(空間)へ送信される。他方の受信側の通信端末2では、まず波形選択フィルタ20にて、特定のパルス幅の電波を透過し、その他の電波は吸収する。続いて、アンテナ6は、特定のパルス幅の電波のみを選択的に受信して、通信端末内基板2aに実装されている、周波数変換器14、復調器16へ受信した信号を伝える。
ここで、通信端末2に内蔵したアンテナ6に対して、波形選択フィルタ20を外側に取り付けた例で示したが、通信端末2に内装しても良い。すなわち、波形選択フィルタ20は、アンテナ6とは、所謂電磁波を介して接続して通信機能として一体に構成される。よって、パルス時間波形制御器10および波形選択フィルタ20は、アンテナ6に対して直接機械的に締結している必要はない。パルス時間波形制御器10および波形選択フィルタ20は、アンテナ6は、通信端末2の外郭部等に固定すれば良いからである。
第3実施形態によれば、従来の通信端末のアンテナ6に、波形選択フィルタ20を所謂電磁波を介して通信機能として一体に構成することにより、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域においてパルス幅による波形選択による多重化した通信端末2を提供することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 shows an example in which the communication terminal 2 is equipped with the pulse time waveform controller 10 and the waveform selection filter 20. The communication terminal 2 has an antenna 6 and a communication terminal internal board 2a. Since the pulse time waveform controller 10 has few components, it is mounted on a part of the board 2a in the communication terminal 2. Further, a waveform selection filter 20 is mounted outside the antenna 6. This communication terminal 2 can be used as the above-mentioned reception-side communication terminal and transmission-side communication terminal. Here, a transmission type is used as the waveform selection filter 20.
On the other hand, in the communication terminal 2 on the transmission side, a continuous signal generated by the modulator 12 and the frequency converter 14 mounted on the communication terminal internal board 2a is converted by the pulse time waveform controller 10 into a specific eigen pulse width. The signal is controlled in the time domain so as to obtain a signal as described above, and transmitted as an electric signal to the antenna 6 via the wiring 2b in the communication terminal. This electric signal is transmitted to the multiple access communication path 30 (space) by changing its form into a radio wave by the antenna 6. In the other communication terminal 2 on the receiving side, first, a radio wave having a specific pulse width is transmitted by the waveform selection filter 20, and other radio waves are absorbed. Subsequently, the antenna 6 selectively receives only a radio wave having a specific pulse width, and transmits the received signal to the frequency converter 14 and the demodulator 16 mounted on the communication terminal internal board 2a.
Here, although an example is shown in which the waveform selection filter 20 is attached to the outside of the antenna 6 built in the communication terminal 2, the antenna 6 may be provided inside the communication terminal 2. That is, the waveform selection filter 20 is connected to the antenna 6 via a so-called electromagnetic wave to be integrally formed as a communication function. Therefore, the pulse time waveform controller 10 and the waveform selection filter 20 need not be directly mechanically fastened to the antenna 6. This is because the antenna 6 of the pulse time waveform controller 10 and the waveform selection filter 20 may be fixed to the outer part of the communication terminal 2 or the like.
According to the third embodiment, by forming the waveform selection filter 20 integrally with the antenna 6 of the conventional communication terminal as a communication function via a so-called electromagnetic wave, a pulse in the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies are present. It is possible to provide a multiplexed communication terminal 2 by selecting a waveform by width.

図25に、波形選択フィルタ20による多重化の効果を通信路容量の観点で示す。横軸はSNR(信号対雑音電力比)縦軸は各ユーザの通信路容量(通信速度の理論的な限界値)をそれぞれ示す。なお、比較方式として、図25はFDMAのみによる従来方式の結果(「黒ひし形」で表示)も合わせて示している。波形選択フィルタ20のパーセンテージの記載は波形選択フィルタによる不要電波の信号残存率を示しており、例えば「1%」は排除する(不要な)パルス幅の信号の減衰率が99%であり、残りの1%の電波が透過することを示す。ここで、ユーザ数は100で設定されている。SNRが増加すると(通信状態が良好になると)、通信路容量が増加しているが、どのSNRに設定した場合でも波形選択フィルタによる多重化により各ユーザの通信路容量が増加することが示されている。さらには、不要電波の吸収率は各ユーザの通信路容量へ大きな影響を与え、つまり、吸収しきれなかった不要電波は必要電波へ干渉を与え通信路容量の悪化を招いている。したがって、不要電波を効率的に吸収できているので格段に通信路容量が増加できている。例えば、SNRが20dBの場合では約10倍の通信路容量(周波数利用効率)の増加が確認された。即ち、通信路容量は、「黒ひし形」の6Mbits/sが、信号吸収率0.1%時の「黒四角」では57.56Mbits/sに増加している。 FIG. 25 shows the effect of multiplexing by the waveform selection filter 20 from the viewpoint of channel capacity. The horizontal axis indicates the SNR (signal-to-noise power ratio), and the vertical axis indicates the communication channel capacity (the theoretical limit value of the communication speed) of each user. As a comparison method, FIG. 25 also shows a result of the conventional method using only FDMA (indicated by “black diamonds”). The description of the percentage of the waveform selection filter 20 indicates the signal remaining rate of the unnecessary radio wave by the waveform selection filter. For example, “1%” indicates that the elimination rate of the unnecessary (unnecessary) pulse width signal is 99% and the remaining rate is 99%. Indicates that 1% of the radio waves are transmitted. Here, the number of users is set to 100. When the SNR increases (when the communication condition becomes good), the channel capacity increases. However, it is shown that the multiplexing by the waveform selection filter increases the channel capacity of each user regardless of which SNR is set. ing. Furthermore, the absorptivity of the unnecessary radio waves has a great influence on the communication channel capacity of each user. That is, the unnecessary radio waves that cannot be absorbed interfere with the necessary radio waves, resulting in deterioration of the communication channel capacity. Therefore, unnecessary radio waves can be efficiently absorbed, so that the communication channel capacity can be significantly increased. For example, when the SNR is 20 dB, it is confirmed that the communication channel capacity (frequency use efficiency) is increased about 10 times. That is, the communication channel capacity is increased from 6 Mbits / s in “black diamond” to 57.56 Mbits / s in “black square” when the signal absorption rate is 0.1%.

図26に、波形選択フィルタ20による多重化の効果をユーザ数の観点で示す。全ユーザ信号の周波数帯域は固定としているため、収容するユーザ数が増加すると、各ユーザの通信路容量は減少している。その一方で、どのようなユーザ数に設定した場合においても波形選択フィルタによる多重化を行うことで各ユーザの通信路容量は増加することが示されている。また、各ユーザに30Mbpsの通信路容量を確保しようとした場合、従来のFDMA方式(「黒ひし形」で表示)では10ユーザしか収容できないのに対し、波形選択フィルタによる方式(信号吸収率0.1%時の「黒四角」または1%時の「黒丸」で表示)では100ユーザまで収容ユーザ数を増加可能であることが示唆されている。 FIG. 26 shows the effect of multiplexing by the waveform selection filter 20 in terms of the number of users. Since the frequency band of all user signals is fixed, as the number of accommodated users increases, the communication channel capacity of each user decreases. On the other hand, it is shown that multiplexing by the waveform selection filter increases the channel capacity of each user regardless of the number of users. Further, when trying to secure a communication channel capacity of 30 Mbps for each user, the conventional FDMA method (displayed in “black diamond”) can accommodate only 10 users, whereas the method using a waveform selection filter (signal absorption rate of 0. 1) can accommodate only 10 users. (Indicated by “black square” at 1% or “black circle” at 1%) suggests that the number of accommodated users can be increased up to 100 users.

図9に、波形選択フィルタ20による多元アクセス方式の想定利用例(無線LANネットワークの例)を示す。
図9(a)は従来の例を示す。3人のユーザごとに異なる3つの周波数f1、f2、f3(3チャネル)を割り当てることで干渉を回避している。尚、同一周波数(同一チャネル)では干渉が生じる。即ち、ユーザの数の周波数が必要である。例えば、周波数f2を使用しているユーザは、PC400を使い、中継器800を使用している。
図9(b)は、実施形態を示す。3つ周波数毎に、3つの異なるパルス幅を割当ることにより、同一周波数(チャネル)での干渉回避が可能となる。3つの周波数と3つのパルス幅を用いることにより、9人のユーザが使用できることを示している。例えば、周波数f2を使用する場合、3種類の長さのパルス幅を使用することにより、3人のユーザがPC4a、PC4b、およびPC4cを使用することができる。この場合、PC4a、PC4b、およびPC4c、および中継器8には、それぞれパルス時間波形制御器10および波形選択フィルタ20が装着されている。
従って、パルス幅を用いることにより、周波数利用効率が飛躍的に向上する。
FIG. 9 shows an assumed use example (example of a wireless LAN network) of the multiple access method using the waveform selection filter 20.
FIG. 9A shows a conventional example. Interference is avoided by assigning three different frequencies f1, f2, f3 (three channels) to three users. Note that interference occurs at the same frequency (same channel). That is, as many frequencies as the number of users are required. For example, a user using the frequency f2 uses the PC 400 and uses the repeater 800.
FIG. 9B shows an embodiment. By allocating three different pulse widths for each of the three frequencies, it is possible to avoid interference at the same frequency (channel). The use of three frequencies and three pulse widths indicates that nine users can use it. For example, when the frequency f2 is used, three users can use the PCs 4a, 4b, and 4c by using three types of pulse widths. In this case, a pulse time waveform controller 10 and a waveform selection filter 20 are mounted on the PCs 4a, 4b, and 4c and the repeater 8, respectively.
Therefore, by using the pulse width, the frequency use efficiency is dramatically improved.

以上、実施形態により、従来の通信システムにおける周波数、時間、符号の3軸に、パルス幅選択性の概念(波形軸)を導入し、同一周波数帯または複数の周波数が存在する帯域においてパルス幅による波形選択を行う波形選択フィルタ20を用いた多重化した通信システム1および通信端末2(例えば携帯端末)を提供する。
発明1は、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末2と、送信側通信端末2が送信した電波を受信する受信側通信端末2と、を備え、受信側通信端末2は、波形選択フィルタ20および受信部を有し、波形選択フィルタ20は、特定のパルス幅の電波を選択的に透過または反射し、受信部は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波を受信する、通信システムである。
発明1によれば、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末2と、送信側通信端末2が送信した電波を受信する受信側通信端末2と、を備え、受信側通信端末2は、波形選択フィルタ20および受信部を有し、波形選択フィルタ20は、特定のパルス幅の電波を選択的に透過または反射し、受信部は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波を受信する多重化した通信システム1を提供することができる。即ち、受信側で特定のパルス幅を選択的に受信することを特徴する。
発明2は、波形選択フィルタ20は、導電性部材25と、導電性部材25の2箇所を繋ぐ整流回路と、RL回路およびRC回路のうち一方または両方を備え、RL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、RC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、波形選択フィルタ20は、電波の励振時間であるパルス幅によって電波の吸収率が異なることを特徴とする。
発明2によれば、波形選択フィルタ20の具体的な構成を特定する。
発明3は、送信側通信端末2は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器10と、周波数領域での多重化を行う送信側周波数変換器14と、を有し、送信側通信端末2によって送信される電波は、パルス時間波形制御器10によって特定のパルス幅に制御され、かつ、送信側周波数変換器14によって周波数領域での多重化が行われており、受信側通信端末2は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定の周波数領域の信号を選択的に受信する受信側周波数変換器14を有することを特徴とする。
発明3によれば、周波数分割であるFDMA方式の通信システムにおいて、送信側に周波数変換器14およびパルス時間波形制御器10、受信側に波形選択フィルタ20、周波数変換器14を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明4は、送信側通信端末2は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器10と、アクセス時間での多重化を行う送信側アクセス時間制御器17と、を有し、送信側通信端末2によって送信される電波は、パルス時間波形制御器10によって特定のパルス幅に制御され、かつ、送信側アクセス時間制御器17によってアクセス時間での多重化が行われており、受信側通信端末2は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定のアクセス時間の信号を選択的に受信する受信側アクセス時間制御器17を有することを特徴とする。
発明4によれば、時間分割であるTDMA方式の通信システムにおいて、送信側にアクセス時間制御器17およびパルス時間波形制御器10、受信側に波形選択フィルタ20、アクセス時間制御器17を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明5は、送信側通信端末2は、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器10と、拡散符号領域での多重化を行う符号拡散器18と、を有し、送信側通信端末2によって送信される電波は、パルス時間波形制御器10によって特定のパルス幅に制御され、かつ、符号拡散器18によって拡散符号領域での多重化が行われており、受信側通信端末2は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波のうち、特定の拡散符号で信号拡散された信号を選択的に受信する符号逆拡散器19を有することを特徴とする。
発明5によれば、符号分割であるCDMA方式の通信システムにおいて、送信側に、符号拡散器18およびパルス時間波形制御器10、受信側に波形選択フィルタ20、符号逆拡散19を設置することにより、パルス幅による波形選択による多重化した通信システムを提供することができる。
発明6は、電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末2から、電波を受信する受信側通信端末2であって、波形選択フィルタ20および受信部を有し、波形選択フィルタ20は、特定のパルス幅の電波を選択的に透過し、受信部は、波形選択フィルタ20が透過した特定のパルス幅の電波を受信する、受信側通信端末2である。
発明6によれば、波形選択フィルタ20を搭載した受信側通信端末2を提供することができる。
発明7は、送信する電波の励振時間であるパルス幅を制御するパルス時間波形制御器10を備えたことを特徴とする。
発明7によれば、送信機能も受信機能も有する受信側通信端末2を提供することができる。
発明8は、電波の励振時間であるパルス幅が特定のパルス幅となっている電波を選択的に受信する受信側通信端末2に電波を送信する送信側通信端末2であって、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末2である。
発明8によれば、電波のパルス幅を特定のパルス幅に制御して電波を送信する送信側通信端末2を提供することができる。
以上、本発明の通信システム1および通信端末2により、これまでの通信理論の限界を超える周波数利用効率の実現し、枯渇しつつある無線周波数資源の飛躍的拡張をおこなうことができる。
As described above, according to the embodiment, the concept of pulse width selectivity (waveform axis) is introduced into three axes of frequency, time, and code in the conventional communication system, and the pulse width is determined based on the pulse width in the same frequency band or a band in which a plurality of frequencies exist. A multiplexed communication system 1 and a communication terminal 2 (for example, a mobile terminal) using a waveform selection filter 20 for performing waveform selection are provided.
Invention 1 is a transmitting communication terminal 2 that transmits a radio wave by controlling a pulse width that is an excitation time of a radio wave to a specific pulse width, and a receiving communication terminal 2 that receives a radio wave transmitted by the transmitting communication terminal 2. The reception side communication terminal 2 includes a waveform selection filter 20 and a reception unit. The waveform selection filter 20 selectively transmits or reflects radio waves having a specific pulse width. 20 is a communication system that receives radio waves of a specific pulse width transmitted therethrough.
According to the first aspect, the transmitting communication terminal 2 that transmits a radio wave by controlling the pulse width, which is the excitation time of the radio wave, to a specific pulse width, and the receiving communication terminal that receives the radio wave transmitted by the transmitting communication terminal 2 The reception-side communication terminal 2 includes a waveform selection filter 20 and a reception unit. The waveform selection filter 20 selectively transmits or reflects radio waves having a specific pulse width. A multiplexed communication system 1 that receives a radio wave of a specific pulse width transmitted by the selection filter 20 can be provided. That is, the receiving side selectively receives a specific pulse width.
In a second aspect, the waveform selection filter 20 includes a conductive member 25, a rectifier circuit that connects the two portions of the conductive member 25, and one or both of the RL circuit and the RC circuit. The RL circuit includes an inductive component. The RC circuit has a circuit element having a capacitive component and a circuit element having a resistance component, and the waveform selection filter 20 has a pulse width which is an excitation time of a radio wave. It is characterized in that the radio wave absorptivity differs depending on the type.
According to the second aspect, the specific configuration of the waveform selection filter 20 is specified.
In a third aspect, the transmission-side communication terminal 2 includes a pulse time waveform controller 10 that controls a pulse width of a radio wave to a specific pulse width, and a transmission-side frequency converter 14 that performs multiplexing in a frequency domain. The radio wave transmitted by the transmitting side communication terminal 2 is controlled to a specific pulse width by the pulse time waveform controller 10 and multiplexed in the frequency domain by the transmitting side frequency converter 14. The side communication terminal 2 is characterized by having a receiving side frequency converter 14 for selectively receiving a signal in a specific frequency region among radio waves having a specific pulse width transmitted through the waveform selection filter 20.
According to the third aspect, in the communication system of the FDMA system which is frequency division, by installing the frequency converter 14 and the pulse time waveform controller 10 on the transmission side and the waveform selection filter 20 and the frequency converter 14 on the reception side, It is possible to provide a multiplexed communication system by selecting a waveform based on a pulse width.
In a fourth aspect, the transmitting communication terminal 2 includes a pulse time waveform controller 10 for controlling a pulse width of a radio wave to a specific pulse width, and a transmitting access time controller 17 for performing multiplexing by access time. The radio wave transmitted by the transmitting communication terminal 2 is controlled to a specific pulse width by the pulse time waveform controller 10 and multiplexed by the access time by the transmitting access time controller 17. The reception side communication terminal 2 has a reception side access time controller 17 for selectively receiving a signal of a specific access time among radio waves of a specific pulse width transmitted through the waveform selection filter 20. .
According to the fourth aspect, in the TDMA communication system that is time division, the access time controller 17 and the pulse time waveform controller 10 are installed on the transmission side, and the waveform selection filter 20 and the access time controller 17 are installed on the reception side. Accordingly, it is possible to provide a multiplexed communication system by selecting a waveform based on a pulse width.
In a fifth aspect, the transmission-side communication terminal 2 includes a pulse time waveform controller 10 that controls a pulse width of a radio wave to a specific pulse width, and a code spreader 18 that performs multiplexing in a spread code area. The radio wave transmitted by the transmitting communication terminal 2 is controlled to a specific pulse width by the pulse time waveform controller 10 and multiplexed in the spread code area by the code spreader 18. The terminal 2 is characterized by having a code despreader 19 for selectively receiving a signal that has been signal-spread with a specific spreading code from radio waves of a specific pulse width transmitted by the waveform selection filter 20.
According to the fifth aspect, in a CDMA communication system that is code division, a code spreader 18 and a pulse time waveform controller 10 are installed on the transmission side, and a waveform selection filter 20 and a code despreading 19 are installed on the reception side. And a multiplexed communication system by selecting a waveform based on a pulse width.
Invention 6 is a receiving communication terminal 2 that receives a radio wave from a transmitting communication terminal 2 that transmits a radio wave by controlling a pulse width, which is an excitation time of a radio wave, to a specific pulse width. A receiving communication terminal, having a receiving unit, wherein the waveform selection filter 20 selectively transmits radio waves having a specific pulse width, and the receiving unit receives radio waves having a specific pulse width transmitted by the waveform selection filter 20; 2.
According to the sixth aspect, it is possible to provide the receiving communication terminal 2 equipped with the waveform selection filter 20.
Invention 7 is characterized by including a pulse time waveform controller 10 for controlling a pulse width which is an excitation time of a radio wave to be transmitted.
According to the seventh aspect, it is possible to provide the receiving communication terminal 2 having both the transmitting function and the receiving function.
Invention 8 is a transmitting-side communication terminal 2 that transmits a radio wave to a receiving-side communication terminal 2 that selectively receives a radio wave whose pulse width, which is the excitation time of the radio wave, has a specific pulse width. The transmission-side communication terminal 2 controls the width to a specific pulse width and transmits radio waves.
According to the eighth aspect, it is possible to provide the transmitting communication terminal 2 that transmits a radio wave by controlling the pulse width of the radio wave to a specific pulse width.
As described above, the communication system 1 and the communication terminal 2 of the present invention can realize frequency utilization efficiency exceeding the limit of the conventional communication theory, and can dramatically expand a depleting radio frequency resource.

1 通信システム
2 通信端末
2a 通信端末内基板
2b 通信端末内配線
4 PC
6 アンテナ
8 中継器
10 パルス時間波形制御器
12 変調器
14 周波数変換器
16 復調器
17 アクセス時間制御器
18 符号拡散器
18−1 CDMA拡散符号生成器
19 符号逆拡散器
20 波形選択フィルタ(波形選択メタサーフェス)
21 インダクタ型波形選択フィルタ(長いパルス幅の電波吸収)
22 キャパシタ型波形選択フィルタ(短いパルス幅の電波吸収)
23 パラレル結合型波形選択フィルタ(凹形の吸収特性)
24 シリーズ結合型波形選択フィルタ(凸形の吸収特性)
25 導電性部材
26 誘電体
27 金属板
30 多重アクセス通信路
50 シミュレーション環境
51 送信部
511 パルス生成部
52 チャネル部
53 受信部
531 比較器
532 シンボルタイミング部
U ユーザ



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication system 2 Communication terminal 2a Communication terminal board 2b Communication terminal wiring 4 PC
6 antenna 8 repeater 10 pulse time waveform controller 12 modulator 14 frequency converter 16 demodulator 17 access time controller 18 code spreader 18-1 CDMA spread code generator 19 code despreader 20 waveform selection filter (waveform selection) Metasurface)
21 Inductor type waveform selection filter (absorption of long pulse width radio wave)
22 Capacitor type waveform selection filter (short pulse width radio wave absorption)
23 Parallel-Coupled Waveform Selection Filter (Concave Absorption Characteristics)
24 Series coupled waveform selection filter (convex absorption characteristics)
25 conductive member 26 dielectric 27 metal plate 30 multiple access communication path 50 simulation environment 51 transmission unit 511 pulse generation unit 52 channel unit 53 reception unit 531 comparator 532 symbol timing unit U user



Claims (8)

電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して前記電波を送信する送信側通信端末と、前記送信側通信端末が送信した前記電波を受信する受信側通信端末と、を備え、前記受信側通信端末は、波形選択フィルタおよび受信部を有し、前記波形選択フィルタは、前記特定のパルス幅の前記電波を選択的に透過または反射し、前記受信部は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波を受信する、通信システム。 A transmitting communication terminal that transmits the radio wave by controlling a pulse width that is an excitation time of the radio wave to a specific pulse width, and a receiving communication terminal that receives the radio wave transmitted by the transmitting communication terminal, The receiving side communication terminal includes a waveform selection filter and a reception unit, the waveform selection filter selectively transmits or reflects the radio wave having the specific pulse width, and the reception unit includes: A communication system for receiving the transmitted radio wave having the specific pulse width. 前記波形選択フィルタは、導電性部材と、前記導電性部材の2箇所を繋ぐ整流回路と、
RL回路およびRC回路のうち一方または両方を備え、前記RL回路は、インダクティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、前記RC回路は、キャパシティブな成分を持つ回路素子および抵抗成分を持つ回路素子を有し、前記波形選択フィルタは、電波の励振時間であるパルス幅によって電波の吸収率が異なることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
The waveform selection filter, a conductive member, a rectifier circuit connecting two places of the conductive member,
The RL circuit includes one or both of an RL circuit and an RC circuit, the RL circuit includes a circuit element having an inductive component and a circuit element having a resistive component, and the RC circuit includes a circuit element having a capacitive component and a resistor having a capacitive component. The communication system according to claim 1, further comprising a circuit element having a component, wherein the waveform selection filter has a different radio wave absorptance depending on a pulse width that is an excitation time of the radio wave.
前記送信側通信端末は、前記電波のパルス幅を前記特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、周波数領域での多重化を行う送信側周波数変換器と、を有し、前記送信側通信端末によって送信される前記電波は、前記パルス時間波形制御器によって前記特定のパルス幅に制御され、かつ、前記送信側周波数変換器によって周波数領域での多重化が行われており、前記受信側通信端末は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波のうち、特定の周波数領域の信号を選択的に受信する受信側周波数変換器を有することを特徴とする請求項1または2に記載の通信システム。 The transmission-side communication terminal includes a pulse time waveform controller that controls a pulse width of the radio wave to the specific pulse width, and a transmission-side frequency converter that performs multiplexing in a frequency domain. The radio wave transmitted by the communication terminal is controlled to the specific pulse width by the pulse time waveform controller, and is multiplexed in the frequency domain by the transmission-side frequency converter, the reception side The communication terminal according to claim 1, further comprising: a reception-side frequency converter that selectively receives a signal in a specific frequency region among the radio waves having the specific pulse width transmitted through the waveform selection filter. 3. The communication system according to 2. 前記送信側通信端末は、前記電波のパルス幅を前記特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、アクセス時間での多重化を行う送信側アクセス時間制御器と、を有し、
前記送信側通信端末によって送信される前記電波は、前記パルス時間波形制御器によって前記特定のパルス幅に制御され、かつ、前記送信側アクセス時間制御器によってアクセス時間での多重化が行われており、
前記受信側通信端末は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波のうち、特定のアクセス時間の信号を選択的に受信する受信側アクセス時間制御器を有することを特徴とする請求項1または2に記載の通信システム。
The transmission-side communication terminal has a pulse-time waveform controller that controls the pulse width of the radio wave to the specific pulse width, and a transmission-side access time controller that performs multiplexing with access time,
The radio wave transmitted by the transmission-side communication terminal is controlled to the specific pulse width by the pulse time waveform controller, and multiplexing at access time is performed by the transmission-side access time controller. ,
The reception-side communication terminal includes a reception-side access time controller that selectively receives a signal of a specific access time among the radio waves of the specific pulse width transmitted by the waveform selection filter. The communication system according to claim 1.
前記送信側通信端末は、前記電波のパルス幅を前記特定のパルス幅に制御するパルス時間波形制御器と、拡散符号領域での多重化を行う符号拡散器と、を有し、前記送信側通信端末によって送信される前記電波は、前記パルス時間波形制御器によって前記特定のパルス幅に制御され、かつ、前記符号拡散器によって拡散符号領域での多重化が行われており、前記受信側通信端末は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波のうち、特定の拡散符号で信号拡散された信号を選択的に受信する符号逆拡散器を有することを特徴とする請求項1または2に記載の通信システム。 The transmission-side communication terminal has a pulse time waveform controller that controls a pulse width of the radio wave to the specific pulse width, and a code spreader that performs multiplexing in a spread code area, and the transmission-side communication terminal The radio wave transmitted by the terminal is controlled to the specific pulse width by the pulse time waveform controller, and multiplexed in a spread code area by the code spreader, and the reception side communication terminal 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a code despreader for selectively receiving a signal that has been signal-spread with a specific spreading code among the radio waves having the specific pulse width transmitted through the waveform selection filter. Or the communication system according to 2. 電波の励振時間であるパルス幅を特定のパルス幅に制御して前記電波を送信する送信側通信端末から、前記電波を受信する受信側通信端末であって、波形選択フィルタおよび受信部を有し、前記波形選択フィルタは、前記特定のパルス幅の前記電波を選択的に透過し、前記受信部は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波を受信する、受信側通信端末。 A transmitting communication terminal that transmits a radio wave by controlling a pulse width that is an excitation time of a radio wave to a specific pulse width, a receiving communication terminal that receives the radio wave, and has a waveform selection filter and a receiving unit. A reception-side communication terminal, wherein the waveform selection filter selectively transmits the radio wave having the specific pulse width, and the reception unit receives the radio wave having the specific pulse width transmitted through the waveform selection filter. . 送信する電波の励振時間であるパルス幅を制御するパルス時間波形制御器を備えたことを特徴とする請求項6に記載の受信側通信端末。 The receiving-side communication terminal according to claim 6, further comprising a pulse time waveform controller that controls a pulse width that is an excitation time of a radio wave to be transmitted. 電波の励振時間であるパルス幅が特定のパルス幅となっており、波形選択フィルタおよび受信部を有し、前記波形選択フィルタは、前記特定のパルス幅の前記電波を選択的に透過または反射し、前記受信部は、前記波形選択フィルタが透過した前記特定のパルス幅の前記電波を受信する受信側通信端末に前記電波を送信する送信側通信端末であって、前記電波のパルス幅を前記特定のパルス幅に制御して前記電波を送信する送信側通信端末。 The pulse width, which is the excitation time of the radio wave, has a specific pulse width, and has a waveform selection filter and a receiving unit.The waveform selection filter selectively transmits or reflects the radio wave having the specific pulse width. , the receiving unit, the receiving communication terminal that the waveform selection filter for receiving the radio wave of the particular pulse widths transmitted, a transmitting communication terminal for transmitting the electric wave, the pulse width of the radio wave A transmitting communication terminal that transmits the radio wave by controlling the pulse width to a specific value.
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