JPWO2007139131A1 - バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システム - Google Patents

バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システム Download PDF

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Abstract

バースト発振装置２０は、データ発生部２１と、演算部１１と、信号選択部４０と、バースト発生部５０とから構成され、データ発生部２１からは通信用データを基に符号化された符号化データが出力される。信号選択部４０では、ＰＰＭによって所定の繰返し周期毎のパルス発出タイミングをランダムに遅延させるとともに、ＰＳＫ変調によって微小時間だけさらにランダムに遅延させることで、平均電力スペクトル密度のピーク値の低減化を実現している。

Description

本発明は、バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムに関するものである。
電波を用いた距離測定、すなわちレーダ機能は既に多くの技術が開示されている。例えば、測距機能として単調に繰返し送信されるパルスを用いたレーダ等が知られている。また、近年新しいコンセプトの無線通信技術として、数ＧＨｚの帯域を利用した超広帯域無線システムであるＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ）無線システムが注目されており、通信だけでなく距離測定等にも適用が検討されている。
ＵＷＢ無線システムでは、１つの装置が数GHzにわたる周波数帯域を利用することから、固定無線網、地球探査衛星など、既存の狭帯域システムへの与干渉を低減する必要がある。この与干渉を低減する指標として、平均電力スペクトル密度のピーク値に対する規制が検討されている。すなわち、１ＭＨｚの分解能で観測した場合の等方輻射電力（ＥＩＲＰ）で、平均電力スペクトルの最大値が所定の帯域内、例えば２４ＧＨｚ〜２９ＧＨｚの範囲で−４１ｄＢｍ／ＭＨｚを超えないこと、といった規制（スペクトルマスク）が検討されている。
所定の繰返し周期でパルスを送信した場合、平均電力スペクトル密度には１／（パルス繰返し周期）間隔で線スペクトルが発生する。上記のスペクトルマスクを超えないよう平均電力スペクトル密度の最大値を低減するには、この線スペクトルのピーク値を低減する必要があり、例えばパルス繰返し周期をランダムにするスクランブル処理を行うのが効果的である。
平均電力スペクトル密度に対する規制では、スペクトル観測が所定のＵＷＢ帯域を１ＭＨｚ単位で行われることから、繰返し周期が１μｓ以上（１ＭＨｚ以下）の場合には、平均電力スペクトル密度の低減効果として意味を持たない。また、平均電力スペクトル密度は、数十ｍｓの観測における平均値が考慮されることから、線スペクトルのピーク値は、パルス繰返し周期を短く（繰返し周波数を高く）するほど高くなってしまう。
一方、車載用近接レーダの場合には、パルス繰返し周期に対して下限が設けられる。即ち、車載用近接レーダでは、３０ｍ程度の測距が要求されることから、単一パルスの往復時間内に２つ以上のパルスが送信されないようにパルス繰返し周期を設計する必要がある。例えば、光速を３×１０８[m/s]、とすると、パルスの送出間隔は下記の式１で与えられる周期Ｔminが下限となる。
Ｔmin ＝３０[ｍ]×２（往復）÷（３×１０８）
＝２００[ｎｓ]（繰返し周波数５［ＭＨｚ］） （式１）
よって、車載用近接レーダのパルス繰返し周期を２００ｎｓ〜１μｓの範囲で検討する必要がある。
特許文献１では、ＵＷＢ無線システムとして、車両の周辺を監視するよう構成された車載用近接レーダが開示されており、ここでは、１台の近接レーダを用いて距離測定を行う技術が記載されている。上記の平均電力スペクトル密度の最大値を低減するために、特許文献１に記載の車載用近接レーダでは、パルス繰返し周期に対しプログラマブルジッタ装置によるスクランブル処理を利用する方式が提案されている。このスクランブル処理は、平均送信電力スペクトル密度に発生する線スペクトルのピーク値を低減させる効果がある。
また、測距機能と通信機能を同時に実現する装置の開発も進められており、例えば特許文献２では両機能を同じ装置で実現している。特許文献２では、ＵＷＢ無線通信装置を用いたデータ通信を行うにあたって、他の無線通信等との干渉を回避するために、予め測距機能を用いて通信範囲を決定し、それに基づいて送信出力を決定するようにしている。
また、無線通信の高周波信号を得る方法には、直接変調方式のようにデータ信号により直接、高周波信号を変調する方式と、ヘテロダイン方式のようにデータ信号により低周波で変調した後に周波数変調により必要な高周波信号を得る方式が考えられる。両者を比較すると、回路規模、コストなどの観点から直接変調方式の方が有利である。直接変調方式を実施する場合、パルス信号を連続発振器により生成された高周波搬送波によって所望の高周波数帯域へアップコンバートするため、ローカルリーク信号によって定常的に無変調キャリアが出現しているためパルスのオンオフ比が劣化するという問題がある。また、広帯域変調時には変調信号に比べてローカルリーク信号の線スペクトル電力が大きいので規定のスペクトル条件を満足できない、といった問題も発生する。このため、非特許文献１にあるような、バースト発振器が提案されている。
非特許文献１のバースト発振器はトリガ信号に基づき、所定の期間だけ高周波発振器の電源を投入し、直接短時間のＲＦ信号を得るようにしている。
特開２００５−２４５６３号公報 特開２００３−１７４３６８号公報 T. Teshirogi, S. Saito, M.Uchino, M. Ejima, K. Hamaguchi, H.Ogawa and R. Kohno, "A residual-carrier-free burst oscillator for automotive UWB radar applications," Electronics Letters, Vol. 41, No. 9, pp. 535-536, April 2005.
しかしながら、上記の従来の技術では以下のような問題があった。特許文献１に記載の車載用近接レーダでは、固定の繰返し周期で発生するパルスを、プログラムを用いて遅延させることで、スクランブル処理を行わせるようにしている。しかし、固定の繰返し周期に対しプログラムによる遅延を付加するだけでは、平均電力スペクトル密度のピークを十分に低減させることはできない。
また、ランダムジッタによる線スペクトルの拡散効果を検討しているが、車載用近接レーダのパルス繰返し周期の好ましい範囲に基づき、２００ｎｓ〜３００ｎｓの間隔でパルス発出タイミングをランダム化することとなるが、このような範囲では、十分な拡散効果が得られない。
さらに、ランダム化のために遅延量を付加すると、その最小値から決まる周波数間隔で線スペクトルが発生するが、この線スペクトルが平均電力スペクトル密度の高いレベルの位置に生じるため、平均電力スペクトル密度の十分な低減効果が得られない。
さらに、車載用近接レーダでは、周辺に存在する物体の有無を効率よく収集する必要があるため、１台の車両に複数のレーダを搭載して同時に稼動させることが要求される。この場合、自車に搭載されたレーダ間で電波干渉が生じないようにする必要があるが、特許文献１に記載の近接レーダでは、電波干渉が発生するため同時稼動台数を増やすことができない。
一方、測距機能と通信機能を同時に実現する従来の装置では、測距機能を有する装置と通信機能を有する装置とを別々に設置して組み合わせていた。あるいは、両機能を持つ装置を一体化しているが、両機能を同時に使用可能とするのではなく、切り替えて用いるようにしていた（特許文献２）。そのため、装置を小型・軽量化するのが困難という問題があった。また、両機能を同時に使うことができないために、たとえば通信中に通信相手の移動を知る、といったより高度な利用方法が実現できなかった。
さらに、非特許文献１では、電力スペクトル密度を低減方法するための高度な利用形態の検討がなされていなかった。
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、平均電力スペクトル密度を低減するとともに、測距と通信とを並行して処理可能な、高機能なバースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムを提供することを目的とする。
本発明のバースト発振装置の第１の態様は、データ発生部と、所定の繰返し周期でトリガ信号を発生する演算部と、前記データ発生部からデータを入力し、所定の最小遅延時間に前記データに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第１の遅延時間に対応する第１遅延時間信号を作成するとともに、前記データに基づいて前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有する第２の遅延時間を付与するか否かに対応する第２遅延選択信号を作成する変調信号作成部と、前記変調信号作成部及び前記演算部からそれぞれ前記第１遅延時間信号及び前記トリガ信号を入力し、前記第１遅延時間信号に基づいて、前記第１の遅延時間だけ遅延された発出タイミングでトリガ信号を発出するＰＰＭ手段と、前記変調信号作成部及び前記ＰＰＭ手段からそれぞれ前記第２遅延選択信号及び前記トリガ信号を入力し、前記第２遅延選択信号に基づいて前記第２の遅延時間をトリガ信号の発出タイミングに付与するか否かを選択し、トリガ信号の発出タイミングを調整するＰＳＫ手段と、発振器を備え、前記ＰＳＫ手段から前記トリガ信号を入力し、前記トリガ信号に基づき前記発振器を発振させてバースト信号を出力するバースト発生部とを備えることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置の別の態様は、前記第２の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記ＰＳＫ手段は、前記第２の遅延時間を付与する微小遅延手段を備えることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記バースト発生部は、異なる固有周波数の発振器を２以上備え、前記ＰＳＫ手段が前記発振器に対応して２以上設けられ、前記ＰＳＫ手段の各々に備えられた前記微小遅延手段は、対応する前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい前記第２の遅延時間を付与するよう構成されていることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記変調信号作成部が、前記データに基づいて、前記第１遅延時間信号、前記第２遅延選択信号に加えてさらに周波数選択信号を作成し、
前記周波数選択信号に基づいて前記発振器のいずれかを選択し、選択された前記発振器に前記トリガ信号を入力して発振させることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記発振器は、前記トリガ信号を入力すると５００ｐｓ以上３ｎｓ以下の持続時間のみ発振することを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記発振器は、２４ＧＨｚ以上２９ＧＨｚ以下の固有周波数を有することを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記最小遅延時間は、１０ｎｓ以上１００ｎｓ未満であることを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記データ発生部は、通信用データを出力することを特徴とする。
本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記データ発生部は、擬似乱数を出力することを特徴とする。
本発明の測距通信システムの第１の態様は、上記いずれかの態様のバースト発振装置と、前記バースト発振装置から出力された前記バースト信号を送信する送信アンテナと、受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した受信信号を入力して所定の処理を行う受信処理部とを備えることを特徴とする。
本発明の測距通信システムの別の態様は、前記受信処理部が、測距手段と通信手段とを備え、前記測距手段と前記通信手段とを並行して実行処理することを特徴とする。
本発明のバースト発振方法の第１の態様は、所定の最小遅延時間に入力されるデータに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第１の遅延時間に対応する第１遅延時間信号を作成するとともに、前記入力されるデータに基づいて前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有する第２の遅延時間を付与するか否かに対応する第２遅延選択信号を作成し、前記第１遅延時間信号に基づいてトリガ信号の発出タイミングを制御することによって前記トリガ信号をパルス位置変調し、前記パルス位置変調された前記トリガ信号の前記発出タイミングを前記第２遅延選択信号に基づいてさらにＰＳＫ変調し、前記ＰＳＫ変調された前記トリガ信号に基づいて、発振器を用いて該発振器の固有周波数を中心周波数とするバースト信号を発振させることを特徴とする。
本発明のバースト発振方法の別の態様は、前記第２の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする。
本発明のバースト発振方法の別の態様は、前記データに基づいてさらに周波数選択信号を作成し、２以上の異なる周波数のいずれかを前記周波数選択信号に基づいて選択し、前記選択された周波数を中心周波数とする前記バースト信号を発振させることを特徴とする。
以上説明したように本発明によれば、パルスの繰返し周波数に対し所定のスクランブル処理を付加することにより、平均電力スペクトル密度の低減が可能な、高機能なバースト発振装置及びバースト発振方法を提供することができる。また、本発明によれば、測距と通信とを並行して処理可能な測距通信システムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図である。 信号選択部の構成を示すブロック図である。 バースト発生部の構成を示すブロック図である。 受信処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図である。
符号の説明
１０、６０ 測距通信システム
１１ 演算部
１１ａ 測距部
１１ｂ 通信部
１２ タイミング調整部
１３ 送信増幅器
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ 受信増幅器
２０ バースト発振装置
３０ 受信処理部
３１ 測距処理部
３２ 通信処理部
３３ フィルタ
３４、３６ 検波器
３５ ＡＤコンバータ
３７ コンパレータ
４０ 信号選択部
４１ 変調信号作成部
４２ ＰＰＭ手段
４３ ＰＳＫ手段
４４ 周波数選択手段
４５ 微小遅延手段
４６ 切替手段
５０ バースト発生部
５１ 発振器
５２ 発振制御手段
５３ ＲＦ合成器
６１ 周波数選択スイッチ
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態におけるバースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
本発明のバースト発振装置は、持続時間が５００ｐｓ乃至３ｎｓの高周波バースト信号を発振するものであり、平均電力スペクトル密度のピーク値に対する規制（スペクトルマスク）を満足させるために、好適なスクランブル処理を行うよう構成されている。また、本発明のバースト発振装置を用いた測距通信システムでは、バーストを発生するタイミングにデータを重畳することで、測距と通信を並行して行えるようにしている。
本発明のバースト発振装置を車載用近接レーダとして用いる場合、パルス繰返し周期を２００ｎｓ（５ＭＨｚ）〜１μｓ（１ＭＨｚ）の範囲で検討する必要がある。本発明のバースト発振装置は、平均電力スペクトル密度のピーク値の低減効果が期待できる上記範囲の繰返し周期において、パルス位置変調等を行うことによって平均電力スペクトル密度の低減化を実現している。上記のパルス繰返し周期においては、送出されるインパルスのピーク電力を低く設定することが可能となり、高周波部品のコスト低減に寄与することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の測距通信システム１０は、バースト発振装置２０と、タイミング調整部１２と、送信増幅器１３と、送信アンテナ１４と、受信アンテナ１５と、受信増幅器１６と、受信処理部３０とを備えている。測距通信システム１０は、車両に搭載され、通信相手までの距離の測定（測距）とその間の通信を並行して行えるように構成されている。
バースト発振装置２０は、データ発生部２１と、演算部１１と、信号選択部４０と、バースト発生部５０とから構成されている。本実施形態の測距通信システム１０は、測距と通信を並行して行うよう構成されており、データ発生部２１からは通信用データを基に符号化された符号化データが出力される。本発明の別の実施形態として、測距のみを行うよう構成する場合には、データ発生部２１が擬似乱数を出力するようにすることができる。
信号選択部４０の構成を、図２に示すブロック図を用いて説明する。信号選択部４０は、変調信号作成部４１とＰＰＭ手段４２と、ＰＳＫ手段４３と周波数選択手段４４とを備えている。変調信号作成部４１は、データ発生部２１から入力した符号化データに基づいて変調信号を作成する。この変調信号は、ＰＰＭ手段４２に対する制御信号である遅延時間信号と、ＰＳＫ手段４３に対する制御信号である微小遅延選択信号と、周波数選択手段４４に対する制御信号である周波数選択信号とからなっている。
ＰＰＭ手段４２は、所定の繰返し周期毎のパルス発生タイミングに演算部１１からトリガ信号を入力するとともに、変調信号作成部４１から変調信号の一つである遅延時間信号を入力し、所定の繰返し周期に対し上記の遅延時間だけ遅らせてトリガ信号を発出する。この遅延時間は、変調信号作成部４１において所定の最小遅延時間に符号化データから決定される整数値を掛けて算出される。所定の最小遅延時間として、１０ｎｓ以上１００ｎｓ未満の数十ｎｓ程度に設定するのがよい。
ＰＰＭ手段４２においてトリガ信号発出タイミングに付加される遅延時間は、データ発生部２１から出力される符号化データに基づいて算出されることから、その時間長がランダムになることが期待される。このように、所定の繰返し周期毎のトリガ信号発出タイミングをランダムに遅延させることによって、平均電力スペクトル密度において１／（繰返し周期）の周波数幅毎に出現する線スペクトルのピーク値を低減することが可能となる。但し、１／（最小遅延時間）の周波数幅毎に別の線スペクトルが出現するが、これはもとのピーク値よりも低減されている。
ＰＳＫ手段４３は、ＰＰＭ手段４２から発出されたトリガ信号を入力するとともに、変調信号作成部４１から別の変調信号である微小遅延選択信号を入力し、この微小遅延選択信号がオンの場合には、パルス発生タイミングをＰＰＭ手段４２において付加される上記所定の最小遅延時間よりも短い所定の微小時間だけさらに遅延させてトリガ信号を発出する。ＰＳＫ手段４３は、後述のバースト発生部５０に備えられた固有周波数ｆｉの各発信器に対応して微小遅延手段４５（ｉ）を備えており、微小遅延選択信号がオンの場合には、切替手段４６を図面下側に切替えて、微小遅延手段４５（ｉ）を経由するトリガ信号を選択することで、所定の微小時間だけ遅延させてトリガ信号を発出させるようにしている。上記の微小時間の遅延を実現するために、微小遅延手段４５（ｉ）は所定長さの遅延経路で形成されるようにすることができる。
上記の微小時間は、発振器の固有周波数ｆｉに対応する周期（１／ｆｉ）の半分程度とするのが好ましく、例えば発振器の固有周波数を２５ＧＨｚとした場合、上記の微小時間は２０ｐｓ程度となる。バースト発振装置２０から発出されるパルス信号は、上記の微小時間の約５０倍の１ｎｓ程度パルス幅を有していることから、位相の変化をトリガ信号のタイミングで実現するＰＳＫ手段４３によってＰＳＫ変調を実現することができる。
一方、上記の微小遅延選択信号は、データ発生部２１から出力される符号化データに基づいてオン／オフとされることから、微小遅延選択信号もランダムに設定される。その結果、ＰＳＫ手段４３は、トリガ信号発出タイミングに対する上記の微小遅延をランダムに行うことができる。これにより、ＰＰＭ手段４２による処理で新たに出現した数十ｎｓ程度の遅延時間に基づく線スペクトルを、さらに周波数拡散させることができ、平均電力スペクトル密度のピーク値を一層低減させることが可能となる。以上のように、ＰＰＭ及びＰＳＫが夫々有する周波数拡散効果をトリガ信号という1種類の信号の遅延量制御により行うことができる。
周波数選択手段４４は、変調信号作成部４１からさらに別の変調信号である周波数選択信号を入力し、ＰＳＫ手段４３からトリガ信号を入力すると、このトリガ信号を周波数選択信号で選択された固有周波数の発振器に入力するよう、バースト発生部５０への出力経路を選択する。これにより周波数選択手段４４は、発振パルスの周波数を符号化データに基づいて離散的に変化させるＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を実現している。本実施形態では、周波数選択手段４４を信号選択部４０に備えるようにし、ここで発振器を選択してバースト発生部５０にトリガ信号を出力するようにしているが、発振器の選択をバースト発生部５０で行わせるようにしてもよい。
バースト発生部５０の構成を、図３に示すブロック図を用いて説明する。バースト発生部５０は、固有周波数が異なる複数の発振器５１（固有周波数がｆｉの発振器を５１（ｉ）とする）を備えており、発振制御手段５２が発振器５１の発振を制御している。発振制御手段５２は、信号選択部４０から発振器５１のそれぞれに対するトリガ信号を入力し、いずれかのトリガ信号の立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）を検知すると、所定の持続時間だけ該当する発振器５１を直接発振させる。発振器５１を発振させる所定の持続時間は５００ｐｓ〜３ｎｓ程度であり、この期間だけ該当する発振器５１の電源をオンとすることで５００ｐｓ〜３ｎｓ程度の持続時間の高周波バースト信号が発出される。上記の通り、バースト発生部５０から発出されるパルスはＦＭパルスであり、ＲＦ合成器５３から送信増幅器１３に出力され、送信増幅器１３で増幅された後送信アンテナ１４から外部に送信される。
個々の発振器５１（０）〜５１（ｎ）のそれぞれの固有周波数ｆ０〜ｆｎは、ＵＷＢのスペクトルマスクの規制に従って、例えば２４ＧＨｚ〜２９ＧＨｚの範囲内に設定することができる。この範囲内で異なる中心周波数ｆ０〜ｆｎのパルスを発振させることで、上記の周波数帯域を有効に利用することができる。また、中心周波数の異なるパルスが発出されることから、時間領域での制約がはずれ、３０ｍの範囲を測定する場合であっても、５ＭＨｚを超える頻度でインパルス送出が可能となる。これにより、自システム内の干渉を低減し、同時稼動可能台数を増加することが可能となる。
上記のように本発明によれば、符号化データに基づくＰＰＭによって、平均電力スペクトル密度がランダムに周波数拡散され、これによりピーク電力を低減する効果が得られる。従って、スペクトルマスク規制の厳しいＵＷＢ無線において、本発明のバースト発振装置は有効なパルス発振手段を提供することができる。また、本発明の測距通信システムでは、ＰＰＭ方式によりデータを送信しつつインパルスをスクランブルすることで、他のレーダセンサ等との混信を防止することが可能となる。
上記実施形態では、ＰＰＭに加えてＰＳＫ変調及びＦＳＫ変調を行うことにより、平均電力スペクトル密度のピーク電力をさらに低減する効果が得られており、スペクトルマスク規制を満足させつつ、自車の別のレーダセンサとの干渉防止や、既存の他システムへの与干渉低減を実現することが可能となっている。
次に、受信側の処理について、図１のブロック図を用いて説明する。受信アンテナ１５で受信したパルス信号を受信増幅器１６で増幅し、これを受信処理部３０に伝送する。受信処理部３０は、受信したパルス信号に対し、測距のために行う信号処理と通信のために行う信号処理を並行して行える構成としている。測距のための信号処理では、処理の開始タイミング等を適切に判断する必要があり、そのためにタイミング調整部１２から開始タイミングを判断するための信号を入力している。
タイミング調整部１２は、演算部１１からの制御信号に従って、信号選択部４０のＰＰＭ手段４２で発出タイミングが調整された後のトリガ信号を入力し、このトリガ信号を起点に受信パルスのサンプリングを行わせるためのクロック信号を受信処理部３０に出力する。このサンプリング開始タイミングは、発振器５１の固有周波数ｆ０〜ｆｎ毎に決定される。受信処理部３０は、タイミング調整部１２から上記のクロック信号を入力し、これに従って測距のための信号処理を行う。
受信処理部３０の構成を、図４に示すブロック図を用いて説明する。受信処理部３０は、測距処理部３１と通信処理部３２とから構成されており、測距処理部３１には周波数ｆ０〜ｆｎ毎に設けられたｆ０フィルタ３３（０）〜ｆｎフィルタ３３（ｎ）と、検波器３４（０）〜検波器３４（ｎ）、及びＡＤコンバータ(ADC)３５（０）〜３５（ｎ）が備えられている。また、通信処理部３２には検波器３６とコンパレータ３７が備えられている。
測距処理部３１では、受信増幅器１６からの出力信号をｆ０フィルタ３３（０）〜ｆｎフィルタ３３（ｎ）を通過させることで、各々の周波数帯の電力スペクトルを抽出し、検波器３４（０）〜検波器３４（ｎ）で各々の出力波を検出させている。受信したパルスの中心周波数が例えば周波数ｆｉの場合には、検波器３４（ｉ）でパルス波が検出され、その他の検波器ではパルス波は検知されない。検波器３４（０）〜検波器３４（ｎ）による検知信号は、ＡＤコンバータ３５（０）〜３５（ｎ）に出力され、ここでディジタル値に変換されて演算部１１に備えられた測距部１１ａに送られる。尚、ＡＤコンバータ３５と、検波器３４の間にマルチプレクサを挿入することで、ＡＤコンバータ３５の数を削減しても良い。
ＡＤコンバータ３５（０）〜３５（ｎ）における処理では、タイミング調整部１２からそれぞれのサンプリングを行うためのクロック信号を入力し、これに従って検波器３４（０）〜検波器３４（ｎ）からの信号をＡＤ変換してサンプリングを行う。これにより、演算部１１の測距部１１ａにおいてパルス信号が送信されてから受信するまでの時間を検知し、これから対象物までの距離を算出することが可能となる。
一方通信処理部３２では、受信した信号の周波数帯にかかわらず検波器３６で検波し、検波した信号をコンパレータ３７に出力してデータ判定を行わせる。コンパレータ３７は、受動的に反応するコンパレータであって、全周波数帯域の信号の有無を検知することが可能となっている。コンパレータ３７では、検波器３６で検波された信号を所定の基準値と比較し、これにより例えば０／１のデータ判定を行って演算部１１に備えられた通信部１１ｂに出力する。コンパレータ３７により、ＰＰＭされた符号化データの復調が可能となる。
上記のように、受信処理部３０に測距処理部３１と通信処理部３２を設け、測距と通信を並行して処理できるようにすることで、測距機能と通信機能とを一体化して処理可能な測距通信システムを提供することできる。これにより、測距機能によって通信相手を検知すると同時に、検知された通信相手との通信を開始することが可能となる。またこの発明によれば、通信中に通信相手が移動した場合でも、測距機能で通信相手の移動を直ちに検知することが可能となり、通信を適切に処理させることが可能となる。
本発明のバースト発振装置の別の実施形態を、図５を用いて以下に説明する。本実施形態のバースト発振装置６０では、ＰＳＫ手段４３を周波数ｆ０〜ｆｎ毎に設け、各ＰＳＫ手段４３（０）〜４３（ｎ）の出力信号を図３の発振制御手段５２に出力するようにしている。また、各ＰＳＫ手段４３（０）〜４３（ｎ）のそれぞれに設けられた微小遅延手段４５（０）〜４５（ｎ）は、それぞれの固有周波数に対応する周期の半分程度の遅延を有する遅延線路を備えた構成としている。
バースト発振装置６０は、ＰＳＫ手段４３の出力側にさらに周波数選択スイッチ６１を設けている。周波数選択スイッチ６１も、ＰＳＫ手段４３（０）〜４３（ｎ）のそれぞれに設けており、各発振器５１（０））〜５１（ｎ）へのトリガ信号を独立してオン／オフできるようにしている。これにより、２以上の発振器５１を同時に発振させることも可能となる。
同時に２以上の発振器５１を発振させても、それぞれ固有周波数が異なり、かつ平均電力スペクトル密度が低減されていることから、同一の周波数帯域を占有する他システムに与える干渉（与干渉）だけでなく、自システム内の干渉も低減することができる。その結果、同時稼動可能台数を増加することが可能となる。
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るバースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるバースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

Claims (15)

  1. データ発生部と、
    所定の繰返し周期でトリガ信号を発生する演算部と、
    前記データ発生部からデータを入力し、所定の最小遅延時間に前記データに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第１の遅延時間に対応する第１遅延時間信号を作成するとともに、前記データに基づいて前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有する第２の遅延時間を付与するか否かに対応する第２遅延選択信号を作成する変調信号作成部と、
    前記変調信号作成部及び前記演算部からそれぞれ前記第１遅延時間信号及び前記トリガ信号を入力し、前記第１遅延時間信号に基づいて、前記第１の遅延時間だけ遅延された発出タイミングでトリガ信号を発出するＰＰＭ手段と、
    前記変調信号作成部及び前記ＰＰＭ手段からそれぞれ前記第２遅延選択信号及び前記トリガ信号を入力し、前記第２遅延選択信号に基づいて前記第２の遅延時間をトリガ信号の発出タイミングに付与するか否かを選択し、トリガ信号の発出タイミングを調整するＰＳＫ手段と、
    発振器を備え、前記ＰＳＫ手段から前記トリガ信号を入力し、前記トリガ信号に基づき前記発振器を発振させてバースト信号を出力するバースト発生部と
    を備えることを特徴とするバースト発振装置。
  2. 前記第２の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする請求項１に記載のバースト発振装置。
  3. 前記ＰＳＫ手段は、前記第２の遅延時間を付与する微小遅延手段を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のバースト発振装置。
  4. 前記バースト発生部は、異なる固有周波数の発振器を２以上備え、
    前記ＰＳＫ手段が前記発振器に対応して２以上設けられ、
    前記ＰＳＫ手段の各々に備えられた前記微小遅延手段は、対応する前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい前記第２の遅延時間を付与するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載のバースト発振装置。
  5. 前記変調信号作成部が、前記データに基づいて、前記第１遅延時間信号、前記第２遅延選択信号に加えてさらに周波数選択信号を作成し、
    前記周波数選択信号に基づいて前記発振器のいずれかを選択し、選択された前記発振器に前記トリガ信号を入力して発振させることを特徴とする請求項４に記載のバースト発振装置。
  6. 前記発振器は、前記トリガ信号を入力すると５００ｐｓ以上３ｎｓ以下の持続時間のみ発振することを特徴とする請求項２に記載のバースト発振装置。
  7. 前記発振器は、２４ＧＨｚ以上２９ＧＨｚ以下の固有周波数を有することを特徴とする請求項６に記載のバースト発振装置。
  8. 前記最小遅延時間は、１０ｎｓ以上１００ｎｓ未満であることを特徴とする請求項６に記載のバースト発振装置。
  9. 前記データ発生部は、通信用データを出力することを特徴とする請求項１に記載のバースト発振装置。
  10. 前記データ発生部は、擬似乱数を出力することを特徴とする請求項１に記載のバースト発振装置。
  11. 請求項１に記載のバースト発振装置と、
    前記バースト発振装置から出力される前記バースト信号を送信する送信アンテナと、
    受信アンテナと、
    前記受信アンテナで受信した受信信号を入力して所定の処理を行う受信処理部と
    を備えることを特徴とする測距通信システム。
  12. 前記受信処理部は、測距手段と通信手段とを備え、
    前記測距手段と前記通信手段とを並行して実行処理することを特徴とする請求項１１に記載の測距通信システム。
  13. 所定の最小遅延時間に入力されるデータに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第１の遅延時間に対応する第１遅延時間信号を作成するとともに、前記入力されるデータに基づいて前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有する第２の遅延時間を付与するか否かに対応する第２遅延選択信号を作成し、
    前記第１遅延時間信号に基づいてトリガ信号の発出タイミングを制御することによって前記トリガ信号をパルス位置変調し、
    前記パルス位置変調された前記トリガ信号の前記発出タイミングを前記第２遅延選択信号に基づいてさらにＰＳＫ変調し、
    前記ＰＳＫ変調された前記トリガ信号に基づいて、発振器を用いて該発振器の固有周波数を中心周波数とするバースト信号を発振させることを特徴とするバースト発振方法。
  14. 前記第２の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする請求項１３に記載のバースト発振方法。
  15. 前記データに基づいてさらに周波数選択信号を作成し、２以上の異なる周波数のいずれかを前記周波数選択信号に基づいて選択し、前記選択された周波数を中心周波数とする前記バースト信号を発振させることを特徴とする請求項１３に記載のバースト発振方法。
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