JPH077928B2

JPH077928B2 - パルス通信システム

Info

Publication number: JPH077928B2
Application number: JP62500691A
Authority: JP
Inventors: ビクターブラウン，ウィリアム
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: WO1988005231A1; JPH01503188A; EP0343156A1; US5040189A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、一般にパルス中継器を採用した無線システム
に関し、さらに詳しくは、２つ以上の周波数で動作する
能力を有するパルス中継器を利用したパルス通信システ
ムに関する。

背景技術パルス中継器を採用したパルス通信システムは、本発明
の発明者に対して付与された米国特許第3,825,829号
（対応日本出願：特開昭49−111502）に開示されてい
る。この従来の発明は、パルス中継器の設置されたフィ
ールドを通してパルスを伝達するシステムを開示してい
る。

すなわち、障害物等の介在によりパルス信号を直接伝達
できない領域において、パルス信号を受信するとともに
再送信するパルス中継器を介してパルス信号を順次伝達
するシステムが開示されている。パルスを送信した後、
各中継器は、ある時間間隔だけ動作を中断する。パルス
中継器の動作を中断させ別のパルスを繰り返すことがで
きないようにすることによって、システムが持続的な自
己発振をするのを防止する。従来技術のシステムで有効
となるビット・レートはこの中断時間間隔で制限され、
この間隔は、どの特定のシステムを実行する場合におい
てもパルスの最大伝達遅延時間によって決定される。

発明の開示パルス中継器を採用したこのパルス通信システムは、複
数の周波数を使用してパルスを繰り返す能力を有し、そ
れによって単一周波数のシステムと比較して、伝送でき
るパルスのビット・レートおよびシステムの処理能力を
高める。

パルス通信システムは、パルス信号毎に送信周波数を予
め定める周波数に切り換えてパルス信号を送信するパル
ス送信機、パルス信号毎に受信周波数を切り換えて前記
パルス信号を受信するパルス受信機、および複数のパル
ス中継器を有し、連鎖反応的にパルス信号を送受信す
る。各中継器は、周波数制御手段を有し、送信周波数お
よび受信周波数のシーケンスの１つを選択する。周波数
制御手段は、１つのパルスを受信した後、別の周波数で
次のパルスを受信および送信するため、送信周波数およ
び受信周波数の１つを変更する。

本発明の１つの面として、パルス中継器はパルス信号を
受信するための受信手段を有する。検波手段は、パルス
信号の存在を検出するため、受信手段に接続される。送
信手段は検波手段に応答し、パルス信号の検出にもとづ
いてパルス信号を送信する。周波数制御手段は、受信手
段および送信手段の動作周波数を制御する。受信手段は
周波数制御手段によって選択される周波数のパルス信号
の受信を待機する。検波手段によってパルス信号が検出
されると、送信手段は検波手段によるパルス信号の検出
に応答し、周波数制御手段によって選択される周波数で
パルス信号を送信する。送信手段によるパルス信号の送
信時には、周波数制御手段によって受信手段の受信周波
数は変更され、送信周波数とは異なった周波数で次のパ
ルス信号の受信を待機する。

本発明の別の面として、パルス送受信機が、パルス信号
を受信および送信するために設けられる。周波数制御手
段は、各パルスを送信した後、送信周波数を変更し、各
パルスを受信した後、受信周波数を変更する。

図面の簡単な説明第１図は、本発明によるシステムに使用される中継器の
機能ブロック図である。

第２図は、第１図に示す２つの周波数で動作する中継器
において使用する周波数制御器の概略電気図である。

第３図は、第１図で示したパルス中継器において多重周
波数の動作で使用する周波数制御器の概略電気図であ
る。

第４図は、本発明による通信システムで使用する送受信
機のブロック図である。

第５図は、第４図で示した中継器において２つの周波数
の動作で使用する周波数制御器の概略電気図である。

第６図は、多重周波数の動作で使用するために第４図で
示した送受信機において使用する周波数制御器の概略電
気図である。

第7A図ないし第7G図は、２つの周波数の動作で使用する
ために、第１図で示した中継器において使用する種々の
タイミング・チャートを示す。

第８図は、本発明による代表的な無線システムのブロッ
ク図である。

発明を実施するための最良の形態中継器および可搬機器（送受信機）の動作を含むパルス
中継器を利用した無線システムの基本的な動作は、米国
特許第3,825,829号に述べられており、その開示内容
は、その全体が明らかになるような形で、参考として本
明細書に含まれている。複数の周波数でパルスの伝送を
繰り返す本発明のシステムの動作は以下で説明される
が、このシステムのビット・レートおよび処理能力を高
めるため、上記のパルスは一連のまたは連続するパルス
によって構成される。

図面を参照し、先ず第１図を参照して、中継器10はアン
テナ11を有し、このアンテナ11は、中継器の受信機部お
よび送信機部間でアンテナを切り替えるための送受信ス
イッチとして機能するRFスイッチ12に接続されているこ
とが理解できる。RFスイッチ12の受信出力は、受信手段
によって構成されるパルス受信機13に接続されて、これ
は一連の局部発振器すなわちそれぞれ14、15および16と
して示されるL.O.＃1,L.O.＃２およびL.O.＃Ｎによって
選択的に制御される周波数を有する。各局部発振器14〜
16は、受信周波数を選択するため、パルス受信機13に異
なる周波数を供給する。使用される局部発振器の数は、
中継器10の動作周波数の数によって決まり、そして少な
くとも２つの周波数で動作するため、少なくとも２つの
局部発振器が含まれる。個々の局部発振器を使用するこ
となく、局部発振器の信号を供給する別の手段として、
技術上周知の周波数シンセサイザを使用することもでき
る。

パルス受信機13の出力は、検波手段によって構成される
決定アンプ20に加えられ、これは何時パルスが受信され
たかを決定するために使用される。決定アンプ20は、第
7A図の高レベルの信号として示されるパルスが受信され
ると、遅延発振器21、周波数制御器22、パルス発生器23
およびキー入力回路24を動作させるため、出力パルスを
供給する。遅延発振器21は、パルスが送信されている
間、第7D図に示されるように、パルス受信機13に空白を
与えるための出力信号を供給する。周波数制御手段によ
って構成される周波数制御器22は、中継器の受信周波数
を決定する局部発振器14〜16を選択するために使用され
る。パルス発生器23は、送信のために第7E図に示すパル
ス信号を供給する。キー入力回路24は、中継器10の送信
部にアンテナ11を切替えるRFスイッチ12を動作させるた
め、および送信手段によって構成されるパルス送信器25
を動作させ、スイッチ12を経由してアンテナ11にパルス
を送信するために使用される。

パルス発生器23のパルス出力は、パルスの立下り端で周
波数制御器を動作させるため、周波数制御器22に接続さ
れているインバータ26へも供給される。送信発振器T.O.
＃1,T.O.＃2,およびT.O.＃Ｎ、30〜32は、周波数制御器
22およびパルス送信機25にそれぞれ接続される。送信発
振器30〜32は、送信パルスの送信周波数を決定するのに
使用される。送信発振器30〜32は、局部発振器14〜16で
決定された受信周波数に相当する送信周波数を供給す
る。送信発振器の数は、中継器10の動作周波数の数で決
定される。もし希望するならば、周波数シンセサイザま
たは他の従来の手段を用いて送信発振器周波数を発振し
てもよい。

動作の一例が次に示される。パルス受信機13は局部発振
器14によって設定される第１周波数（f₁）で第１パルス
を受信する。決定アンプ20は第１パルスが受信したこと
を決定し、パルス送信機25による送信のためのパルス信
号（周波数はf₁）をパルス発生器23に送出する。パルス
受信機13の受信周波数は（局部発振器15によって）その
とき周波数f₂に設定され、その周波数で次のパルスを受
信する。それから、中継器は周波数f₂でそのパルスを中
継し、次の予め定める周波数（周波数f_Nで示される）に
切り換えられる。したがって、中継器10は各パルスを受
信したパルスの周波数で中継し、その後次のパルスのた
めの予め定める周波数に切り換える。中継器10はＮ番目
のパルスが受信され送信されるまで上記手順を繰り返
す。その後、中継器10は周波数f₁から周波数f_Nの次のサ
イクルを開始する。したがって、受信および送信周波数
は各受信パルス毎に変更される。各パルスの受信周波数
は局部発振器14ないし16によって設定される周波数に対
応し、各送信パルスの周波数は送信発振器30ないし32に
よって設定される周波数に対応する。

次に第２図を参照して、中継器10が２つの周波数で動作
する場合の周波数制御器22の回路が示されている。２つ
の動作周波数に対して、局部発振器14と15および送信発
振器30と31のみが使用されることが理解できる。決定ア
ンプ20の出力は、Ｄフリップ・フロップ35のＣ入力（ク
ロック）に接続され、このフリップ・フロップはトグル
動作を行なうために出力に接続されたＤ入力を有す
る。フリップ・フロップ35のＱ出力は、局部発振器14に
接続され、出力は、局部発振器15に接続される。フリ
ップ・フロップ35のＱおよび出力は、それぞれ第7B図
および第7C図の波形によって示される。これらの波形
は、２つの局部発振器14および15の動作状態もまた示
す。フリップ・フロップ35の高レベルの出力に連動する
局部発振器14または15は、パルス受信機13の受信周波数
を決定するために動作させられる。

フリップ・フロップ35のＱ出力は、第２・Ｄフリップ・
フロップ36のＤ入力にも接続され、このＤフリップ・フ
ロップ36は、送信発振器30に接続されたＱ出力および送
信発振器31に接続された出力を有する。このＤフリッ
プ・フロップ36のクロック入力は、インバータ26を経由
してパルス発生器23の出力に接続される。フリップ・フ
ロップ36のＱおよび出力の波形は、それぞれ、第7F図
および第7G図に示される。これらの波形は、また２つの
送信発振器30および31の動作状態も示している。

決定アンプ20からの出力パルスによって示されるよう
に、パルス受信機13によってパルスが受信されるまでフ
リップ・フロップ35および36の出力は同じであることが
理解できる。すなわち、両方のＱ出力が同じであり、両
方の出力が同じであるから、その結果、パルス受信機
13およびパルス送信機25は同じ周波数である。パルスが
受信されると、決定アンプ20からの出力パルスはフリッ
プ・フロップ35のＣ入力に加えられ、フリップ・フロッ
プ35をトグルする、すなわち、その出力を反転させる。
フリップ・フロップ36はこの時クロックを与えられてい
ないので影響を受けない。パルス発生器23は、送信する
パルスを最初に発振する。パルス発生器23からのパルス
の立下り端は、インバータ26からの立上り端として現
れ、フリップ・フロップ36をクロックし、その出力をフ
リップ・フロップ35の出力と同じ状態に設定する。

第２図の周波数制御回路は２つの周波数パルスを有する
中継器に特に有効であるのに対し、３つ以上の動作周波
数には、第３図に図示したような異なった装置を利用し
なくてはならない。第３図の周波数制御器は、中継器10
の動作周波数の数に対応するＮに等しい数の出力を有す
るシフト・レジスタ40を有する。単一の高レベルの出力
が、シフト・レジスタを通して出力から出力へシフトさ
れ、その結果、決定アンプ20からの各クロック・パルス
に対して連続する次の出力に高レベルの出力がシフトす
る。シフト・レジスタ40の第１出力は、局部発振器14に
接続され、第２出力は局部発振器２に接続され、そして
Ｎ番目迄連続する出力は、局部発振器16のような関連す
る局部発振器に接続される。

シフト・レジスタ40の各出力は、また関連するＤフリッ
プ・フロップのＤ入力に接続される。この場合、フリッ
プ・フロップ41は出力１に接続され、フリップ・フロッ
プ42は出力２に接続され、フリップ・フロップ43は出力
Ｎに接続される。フリップ・フロップ41〜43のＱ出力
は、それぞれ関連する送信発振器30〜32に接続される。
フリップ・フロップ41〜43のクロック入力は、一緒に結
合され、インバータ26の出力に接続される。

パルスが受信されると、決定アンプ20の出力は高レベル
になり、シフト・レジスタをクロックし、１つの位置だ
け高レベル出力をシフトし、選択された受信機局部発振
器を変更し、したがって、受信周波数を変更する。選択
された送信発振器は、送信パルスが送られた後まで変更
されないが、これは、Ｄフリップ・フロップ41〜43のク
ロック入力が全てインバータ26を介してパルス発振器23
の出力で制御されているからである。一度フリップ・フ
ロップ41〜43がクロックされると、関連する一組の局部
および送信発振器は再び選択され、これによって中継器
10に対して同じ受信および送信周波数を選択する。

パルス送受信器50は、第４図に図示されている。パルス
送受信器50は、パルス中継器10の部品と同等または全く
同一の多数の部品を含む。アンテナ51は、RFスイッチ52
を経由して送受信機50の送信機部および受信機部間を選
択的に切り替えられる。アンテナ51から受信された信号
は、受信手段として構成されるパルス受信機53に供給さ
れ、その出力は検波手段として構成される決定アンプ54
に接続される。決定アンプ54の出力は、周波数制御手段
として構成される周波数制御器55および復調器59に接続
される。クロック回復回路56の入力はパルス受信機53の
出力に接続され、また出力は復調器59に接続される。

復調器59の出力は、アンプ57、選択的に呼び出されるス
ケルチ回路60およびANDゲート61に供給される。ANDゲー
ト61の他方の入力は、選択的に呼び出されるスケルチ回
路60の出力に接続される。ANDゲート61の出力62は、送
受信機50のデータ出力線である。送受信機50の音声出力
は、音声増幅器57に接続されたスピーカ58によって供給
される。

送受信機50で送信されるデータは、データ・ソース65ま
たは変調器67を経由してマイクロホン66からパルス発生
器70に供給することができる。パルス発生器70の出力
は、送信手段として構成されるパルス送信機71に接続さ
れ、パルス送信機71はRFスイッチ52に接続される。キー
入力回路73は、送話押しボタン・スイッチ（図示されて
いない）によって動作される。キー入力回路73は、RFス
イッチ52、パルス送信機71、クロック回路74を動作させ
る。クロック74の出力は、変調器67に供給されマイクロ
ホン66からの音声をパルス信号に変換するのに使用され
る。

パルス発生器70の出力はまた、インバータ80を介して周
波数制御器55にも供給される。中継器10と同様に、周波
数制御器55の出力も局部発振器１、２、およびＮ、81〜
83にそれぞれに接続され、送信発振器番号１、２、およ
びＮ、84〜86にそれぞれ接続される。周波数制御器55
は、送受信機の受信および送信周波数を制御するため、
受信器発振器および送信器発振器両方の選択を制御す
る。

第５図は、２つの周波数での動作のための周波数制御器
55の回路を示している。この周波数制御器は、１つのOR
ゲート90を有し、このゲートは、決定アンプ54の出力に
接続された１つの入力を有する。インバータ80の出力
は、ワン・ショット回路91に接続され、その入力に供給
される各立上りパルスに対して単一のパルスを出力す
る。その出力は、ORゲート90の他方の入力に接続され
る。ORゲート90の出力は、Ｄフリップ・フロップ92のＣ
入力に接続される。このＤフリップ・フロップは、その
出力を自分のＤ入力に戻し、トグル動作を行うように
構成される。フリップ・フロップ92のＱ出力は、局部発
振器81および送信発振器84の両方を動作させる。フリッ
プ・フロップ92の出力は、局部発振器82および送信発
振器85の両方を動作させる。

受信期間中、パルスを受信すると、決定アンプ54はORゲ
ート90にパルスを供給し、これによってフリップ・フロ
ップ92にクロックを与えトグル動作を行わせ、受信周波
数を切り替えるためにその出力を切り替える。送信期間
中、パルス発生器70からの各パルスの立下がり端におい
て、インバータ80が、ワン・ショット91に立上がり端を
供給すると、ワンショット91はORゲート90にパルスを供
給し、フリップ・フロップ92をクロックして送受信機の
動作周波数を変更する。

３つ以上の周波数での動作の場合、周波数制御器55は異
なった回路を利用しなくてはならない。第６図は、多重
すなわちＮ周波数で動作可能な回路を示し、ここでＮは
２以上の整数である。図示したように、決定アンプ54か
らの出力は、ORゲートの入力の一方に供給される。イン
バータ80の出力は、ワンショト回路94を経由してORゲー
ト93の他方の入力に接続される。ORゲート93の出力は、
シフト・レジスタ95のクロック入力Ｃに供給される。中
継器10のシフト・レジスタ40と同様に、シフト・レジス
タ95はＮ台の送信発振器およびＮ台の受信発振器を制御
するため、単一の高レベルの出力をシフトするのに利用
される。その第１出力は、局部発振器81および送信発振
器84に接続され、その第２出力は、局部発振器82および
送信発振器85に接続され、Ｎ番目の出力は、局部発振器
83および送信発振器86に接続される。

動作中、シフト・レジスタ95の第１出力が高レベルであ
り、かつクロックパルスが受信されると、第１出力は低
レベルになり、第２出力は高レベルになる。シフト・レ
ジスタ95の高レベルの出力は、受信された連続する各ク
ロックパルスおよび全ての送信されるパルスの立上がり
端に対して、１つの位置だけシフトする。シフト・レジ
スタ95のＮ出力は、シフト・レジスタを介して単一の高
レベルの出力を再循環させるため、その入力に戻され
る。送受信機50の動作周波数は、各パルスが送信された
後または各パルスが受信された後でシフトされる。

第８図を参照して、ここには、パルス中継器10およびパ
ルス送受信機50の代表的な応用例が図示してある。図示
したように、システムのサービス区域をカバーするため
に複数のパルス中継器10を分散配置している。個々の送
受信機50は、システム内で情報を送信および受信するこ
とができるように所望の場所に位置される。

動作中、送受信機50の１つは最初の周波数に対してシス
テムにパルスを導入する。このパルスは、最寄りの一つ
以上の中継器10で拾われ、中継器10のフィールドを通っ
て伝達するために同じ周波数のものが中継器10によって
再送信される。送受信機50がパルスに対して送信を行っ
た後、送受信機50はパルスを繰り返した後、各中継器10
が行うように、次の周波数に切り替わる。最初のパルス
が送受信機50から離れた位置にある他の中継器10を介し
てまだ繰り返されている間に、送受信機50は、第２周波
数に対して第２パルスをシステムに導入することができ
る。多重周波数の利用は、システムにおいて同時に複数
のパルスを伝達することを可能にする点で評価されるで
あろう。例えば、仮に３つの周波数を利用すると、最初
の送受信機50から最も遠くに位置する中継器は、中間に
位置する中継器が第２周波数でパルスを繰り返している
間に、第１周波数に対して第１パルスを繰り返すことが
でき、そして送信機50およびその近くの中継器10は、第
３周波数で動作することができる。このように、本シス
テムは、単一の周波数を利用したシステムに対し処理能
力に関して実質的に有利である。

本実施例では無線システムとして構成されているが、超
音波、赤外線または光のパルスを用いることも可能であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス送信機から送信されたパルス信号を
パルス中継器を介してパルス受信機に伝送するパルス通
信システムにおいて、前記システムは、パルス信号毎に送信周波数を予め定め
る周波数に切り換えてパルス信号を送信するパルス送信
機と、パルス信号毎に受信周波数を切り換えて前記パル
ス信号を受信するパルス受信機と、パルス信号を受信お
よび送信するための複数のパルス中継器とによって構成
され、前記中継器の各々は、前記中継器の送信周波数お
よび受信周波数のシーケンスの１つを選択する周波数制
御手段を有し、前記周波数制御手段は、別の周波数で次
のパルス信号を受信および送信するため、各パルス信号
の受信に応答して送信周波数および受信周波数を変更す
ることを特徴とするパルス通信システム。