JPWO2021084633A1 - 送信装置及び送受信装置 - Google Patents

Abstract

送信信号における送信電力密度ＳＰの規制値ＥＩＲＰに基づいて、送信信号のチャープ率αを設定するチャープ率設定部（５１）と、チャープ率設定部（５１）により設定されたチャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部（５２）と、信号生成部（５２）により生成された送信信号を送信する送信部（５３）とを備えるように、送信装置（１）を構成した。

Description

この発明は、送信信号を送信する送信装置と、送信信号の送信と受信信号の生成とを行う送受信装置とに関するものである。

送信装置から送信される送信信号の単位周波数当りの送信電力（以下、「送信電力密度」と称する）が大きくなると、送信装置は、当該送信装置と近隣に存在している通信機器に電波干渉を与えることがある。電波干渉を防止するために、送信装置から送信される送信信号の送信電力密度に対して、規制値を設けている国がある。
例えば、日本国の電波法は、送信電力密度の規制値（以下、単に「規制値」と称する）に相当するものとして、電界強度の上限値を規定している。具体的には、日本国の電波法は、送信装置として、例えば、微弱無線局を設置する場合、微弱無線局から３ｍの地点における電界強度の上限値を、送信信号の周波数に応じて規定している。

ところで、送信装置には、送信電力密度を低下させる目的で、キャリア周波数をランダム符号系列によってスペクトラム拡散させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−６６５８５号公報

送信装置から送信される送信信号が、キャリア周波数をランダム符号系列によってスペクトラム拡散された信号である場合、送信信号の送信電力密度が、規制値よりも大きくなることがある。
送信信号の送信電力密度が、規制値よりも大きくなる送信装置は、送信電力密度の規制がある環境下では使用することができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送信電力密度の規制がある環境下でも使用することができる送信装置及び送受信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る送信装置は、送信信号における送信電力密度の規制値に基づいて、送信信号のチャープ率を設定するチャープ率設定部と、チャープ率設定部により設定されたチャープ率によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成された送信信号を送信する送信部とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、送信信号における送信電力密度の規制値に基づいて、送信信号のチャープ率を設定するチャープ率設定部を備えるように、送信装置を構成した。したがって、この発明に係る送信装置は、送信電力密度の規制がある環境下でも使用することができる。

実施の形態１に係る送受信装置のハードウェアを示す構成図である。 実施の形態１に係る送受信装置の機能を示す構成図である。 実施の形態１に係る送信装置１の処理を示すフローチャートである。 送信信号であるチャープ信号を示す説明図である。 送信信号がチャープ信号であるときの送信信号の送信電力密度を示す説明図である。 チャープ信号のチャープ率αが、図５に示すチャープ信号のチャープ率αよりも大きく、かつ、式（２）の関係を満足しない場合のチャープ信号の送信電力密度を示す説明図である。 実施の形態２に係る送受信装置の機能を示す構成図である。 規制値ＥＩＲＰよりも大きい送信電力密度ＳＰの一例を示す説明図である。 送信ゲインＧ_Ｔｘによって、規制値ＥＩＲＰよりも大きい送信電力密度ＳＰを下げている様子を示す説明図である。 規制値ＥＩＲＰよりも小さい送信電力密度ＳＰの一例を示す説明図である。 送信ゲインＧ_Ｔｘによって、規制値ＥＩＲＰよりも小さい送信電力密度ＳＰを上げている様子を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る送受信装置のハードウェアを示す構成図である。図１に示す送受信装置は、送信装置１と受信装置２とを備えている。
図２は、実施の形態１に係る送受信装置の機能を示す構成図である。

図１において、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１は、後述するＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）１２の処理手順を示すプログラム等を格納している。
ＦＰＧＡ１２は、ＥＥＰＲＯＭ１１に格納されているプログラムを読み込み、後述するクロック１３から出力された周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＦＧＰＡ}のクロック信号に同期して、当該プログラムが示す処理手順に従って動作する。
ＦＰＧＡ１２は、当該プログラムが示す処理手順に従って動作することにより、送信信号のチャープ率αを設定し、チャープ率αを後述するＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）１４に出力する。
また、ＦＰＧＡ１２は、当該プログラムが示す処理手順に従って動作することにより、送信信号の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定し、送信ゲインＧ_Ｔｘを後述する送信用可変アッテネータ（以下、「ＡＴＴ」と称する）１７に出力する。
ただし、図１に示す送受信装置では、説明の便宜上、ＦＰＧＡ１２が、ゲインが“１”の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定するものとする。

ＥＥＰＲＯＭ１１及びＦＰＧＡ１２は、図２に示すチャープ率設定部５１の機能を実行する。
チャープ率設定部５１は、送信信号における送信電力密度の規制値ＥＩＲＰに基づいて、送信信号のチャープ率αを設定する。
チャープ率設定部５１は、チャープ率αを後述する信号生成部５２に出力する。

クロック１３は、周波数ｆ_ＣＬＫのクロック信号を発振する。
クロック１３は、周波数ｆ_ＣＬＫのクロック信号から、ＤＤＳ１４のシステムクロックとして、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＤＤＳ}のクロック信号を生成し、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＤＤＳ}のクロック信号をＤＤＳ１４に出力する。
クロック１３は、周波数ｆ_ＣＬＫのクロック信号から、ＦＰＧＡ１２の動作クロックとして、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＦＧＰＡ}のクロック信号を生成し、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＦＧＰＡ}のクロック信号をＦＰＧＡ１２に出力する。
クロック１３は、周波数ｆ_ＣＬＫのクロック信号から、後述するＡＤＣ２６のサンプリングクロックとして、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＡＤＣ}のクロック信号を生成し、周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＡＤＣ}のクロック信号をＡＤＣ２６に出力する。
クロック１３は、周波数ｆ_ＣＬＫのクロック信号から、後述するプロセッサ２７の動作クロックとして、周波数ｆ_{ＣＬＫ，Ｐｒｏ}のクロック信号を生成し、周波数ｆ_{ＣＬＫ，Ｐｒｏ}のクロック信号をプロセッサ２７に出力する。

ＤＤＳ１４は、低周波から高周波に亘って、非常に高速な周波数掃引が可能な装置であり、クロック１３から出力された周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＤＤＳ}のクロック信号に同期して動作することによって、チャープ信号を生成する。
ＤＤＳ１４は、生成したチャープ信号を後述するバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」と称する）１５に出力する。
クロック１３及びＤＤＳ１４は、図２に示す信号生成部５２の機能を実行する。

信号生成部５２は、チャープ率設定部５１により設定されたチャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成し、送信信号を送信部５３及び受信部５４のそれぞれに出力する。

ＢＰＦ１５は、ＤＤＳ１４から出力された送信信号に含まれている周波数成分のうち、送信信号であるチャープ信号の下限の周波数（以下、「開始周波数」と称する）よりも周波数が低い周波数成分と、チャープ信号の上限の周波数（以下、「終了周波数」と称する）よりも周波数が高い周波数成分との通過を阻止する。
したがって、ＢＰＦ１５は、ＤＤＳ１４から出力された送信信号に含まれている周波数成分のうち、開始周波数と終了周波数との間の周波数帯域に含まれている周波数成分のみを通過させる。

分配器（以下、「ｄｉｖ」と称する）１６は、ＢＰＦ１５を通過してきた送信信号を２分配する。
ｄｉｖ１６は、分配後の一方の送信信号をＡＴＴ１７に出力し、分配後の他方の送信信号を後述する混合器（以下、「ＭＩＸ」と称する）２４に出力する。
ＡＴＴ１７は、ＦＰＧＡ１２から出力された送信ゲインＧ_Ｔｘを、ｄｉｖ１６から出力された送信信号に乗算し、送信ゲイン乗算後の送信信号を後述する送信アンテナ１８に出力する。
ただし、図１に示す送受信装置では、説明の便宜上、ＦＰＧＡ１２が、ゲインが“１”の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定しているため、ＡＴＴ１７は、送信信号の増幅も、送信信号の減衰も行わない。したがって、図１に示す送受信装置は、ＡＴＴ１７を設けていないことに相当する。

ＢＰＦ１５、ｄｉｖ１６及びＡＴＴ１７は、図２に示す送信部５３の機能を実行する。
送信部５３は、信号生成部５２により生成された送信信号を送信アンテナ１８に出力することによって、送信アンテナ１８から送信信号を送信させる。

送信アンテナ１８は、ＡＴＴ１７から出力された送信信号を、受信装置２に向けて送信する。
受信アンテナ２１は、送信装置１から送信された送信信号等を受信し、受信した信号を後述するＢＰＦ２２に出力する。

ＢＰＦ２２は、受信アンテナ２１から出力された信号に含まれている周波数成分のうち、ＢＰＦ１５と同様に、チャープ信号の開始周波数よりも周波数が低い周波数成分と、チャープ信号の終了周波数よりも周波数が高い周波数成分との通過を阻止する。
したがって、ＢＰＦ２２は、受信アンテナ２１から出力された信号に含まれている周波数成分のうち、開始周波数と終了周波数との間の周波数帯域に含まれている周波数成分のみを通過させる。
低雑音増幅器（以下、「ＬＮＡ」と称する）２３は、ＢＰＦ２２を通過してきた信号を増幅し、増幅後の信号をＭＩＸ２４に出力する。

ＭＩＸ２４は、ＬＮＡ２３から出力された増幅後の信号と、ｄｉｖ１６から出力された送信信号とを混合することによってビート信号を生成し、ビート信号を後述する低域通過フィルタ（以下、「ＬＰＦ」と称する）２５に出力する。
ＬＰＦ２５は、ＭＩＸ２４から出力されたビート信号を通過させて、ＭＩＸ２４から出力された高調波等のノイズの通過を阻止する。

ＡＤＣ２６は、クロック１３から出力された周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＡＤＣ}のクロック信号に従って、ＬＰＦ２５を通過してきたビート信号をサンプリングし、サンプリングしたビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
ＡＤＣ２６は、受信装置２の受信信号として、デジタル信号をプロセッサ２７に出力する。

ＢＰＦ２２、ＬＮＡ２３、ＭＩＸ２４、ＬＰＦ２５及びＡＤＣ２６は、図２に示す受信部５４の機能を実行する。
受信部５４は、受信アンテナ２１により受信された信号と、信号生成部５２により生成された送信信号とから受信信号を生成する。

プロセッサ２７は、ＡＤＣ２６から受信信号を受ける毎に、受信信号を後述するメモリ２８に格納する。
また、プロセッサ２７は、クロック１３から出力された周波数ｆ_{ＣＬＫ，Ｐｒｏ}のクロック信号に同期して、ＡＤＣ２６から出力された受信信号に含まれているデータを復調する処理、あるいは、受信信号から目標を検出する処理等を実施する。プロセッサ２７は、復調の処理結果、あるいは、目標の検出処理結果等を後述するデータストレージ２９及び後述する表示部３０のそれぞれに出力する。

プロセッサ２７は、図２に示す信号処理部５５の機能を実行する。
信号処理部５５は、受信信号に含まれているデータを復調する処理、あるいは、受信信号から目標を検出する処理等を実施する。

メモリ２８は、受信信号を記録するための記録媒体である。
データストレージ２９は、例えば、磁気記憶媒体又は半導体素子メモリによって実現される。
データストレージ２９は、プロセッサ２７から出力された復調の処理結果又は目標の検出処理結果等を記録するための記録媒体である。
表示部３０は、プロセッサ２７から出力された復調の処理結果又は目標の検出処理結果等を表示する。

次に、図１及び図２に示す送受信装置の動作について説明する。
図３は、実施の形態１に係る送信装置１の処理を示すフローチャートである。
まず、チャープ率設定部５１は、送信信号における送信電力密度の規制値ＥＩＲＰに基づいて、送信信号のチャープ率αを設定する（図３のステップＳＴ１）。
以下、チャープ率設定部５１によるチャープ率αの設定処理を具体的に説明する。

チャープ率αは、以下の式（１）に示すように、チャープ信号の時間ステップ幅Δｔに対する周波数ステップ幅Δｆの比で表される。時間ステップ幅Δｔは、チャープ信号において、周波数が一定の時間帯の長さであり、クロック１３により生成される周波数ｆ_{ＣＬＫ，ＦＧＰＡ}のクロック信号の時間幅に相当する。周波数ステップ幅Δｆは、チャープ信号における１回当りの周波数変化幅である。

図４は、送信信号であるチャープ信号を示す説明図である。
例えば、チャープ信号の時間ステップ幅Δｔが一定である場合、周波数ステップ幅Δｆが大きくなれば、チャープ率αが大きくなり、周波数ステップ幅Δｆが小さくなれば、チャープ率αが小さくなる。

図５は、送信信号がチャープ信号であるときの送信信号の送信電力密度を示す説明図である。図５において、ＳＰ_１は、送信信号がチャープ信号であるときの送信信号の送信電力密度である。送信電力密度ＳＰ_１は、チャープ率αとｆ_ＲＢＷとが以下の式（２）の関係を満足する場合、周波数が一定の送信信号の送信電力密度と同じ値となる。

式（２）において、ｆ_ＲＢＷは、送信装置１の送信アンテナ１８から、例えば、３ｍの地点における電界強度を計測する計測装置が実装しているＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィルタのフィルタ幅である。
図６は、チャープ信号のチャープ率αが、図５に示すチャープ信号のチャープ率αよりも大きく、かつ、式（２）の関係を満足しない場合のチャープ信号の送信電力密度を示す説明図である。図６において、ＳＰ_２は、チャープ信号のチャープ率αが、図５に示すチャープ信号のチャープ率αよりも大きく、かつ、式（２）の関係を満足しない場合のチャープ信号の送信電力密度である。

図５に示すチャープ信号及び図６に示すチャープ信号のそれぞれが、図４に示す送信信号から生成されたものである場合、それぞれのチャープ信号は、図４に示す送信信号の周波数がスペクトル拡散されたものである。図５に示すチャープ信号よりも図６に示すチャープ信号の方が、スペクトル拡散率が大きいため、図６に示すチャープ信号の送信電力密度ＳＰ_２は、図５に示すチャープ信号の送信電力密度ＳＰ_１よりも小さい。

スペクトル拡散による送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐと、チャープ信号のチャープ率αとの関係は、以下の式（３）で表される。減衰率Ｌ_ｐｒｏｐは、チャープ信号の生成元の送信信号の送信電力密度からの、チャープ信号の送信電力密度ＳＰの減衰率である。

ただし、チャープ率αがフィルタ幅ｆ_ＲＢＷの２乗値以下であるときは（式（２）を参照）、Ｌ_ｐｒｏｐ＝１である。
計測装置は、送信装置１の送信アンテナ１８から送信された送信信号を受信し、受信した信号のうち、ＩＦフィルタを通過してきた信号から、所望の周波数帯域の電界強度を計測するものである。
ＩＦフィルタは、例えば、ＢＰＦによって実現される。ＩＦフィルタのフィルタ幅ｆ_ＲＢＷは、例えば、図１に示すＢＰＦ１５の通過帯域に相当する幅を有している。
なお、ＩＦフィルタのフィルタ幅ｆ_ＲＢＷは、既値であり、チャープ率設定部５１の内部メモリに格納されている。ただし、フィルタ幅ｆ_ＲＢＷは、図１に示す送受信装置の外部からチャープ率設定部５１に与えられるものであってもよい。
スペクトル拡散による送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐは、式（３）に示すように、チャープ信号のチャープ率αが大きい程、大きくなり、送信電力密度ＳＰは、送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐが大きい程、小さくなる。したがって、図６に示すチャープ信号の送信電力密度ＳＰ_２は、上述したように、図５に示すチャープ信号の送信電力密度ＳＰ_１よりも小さくなる。

送信信号であるチャープ信号の送信電力密度ＳＰが、規制値ＥＩＲＰ以下になる条件は、以下の式（４）に示される。

式（４）において、Ｐ_０は、チャープ信号の生成元の送信信号の送信電力、即ち、周波数が一定の送信信号の送信電力である。規制値ＥＩＲＰ及び送信電力Ｐ_０のそれぞれは、既値であり、チャープ率設定部５１の内部メモリに格納されている。ただし、規制値ＥＩＲＰ及び送信電力Ｐ_０のそれぞれは、図１に示す送受信装置の外部からチャープ率設定部５１に与えられるものであってもよい。

チャープ率設定部５１は、周波数が一定の送信信号の送信電力Ｐ_０と規制値ＥＩＲＰとを、以下の式（５）に代入することによって、送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐを算出する。

次に、チャープ率設定部５１は、減衰率Ｌ_ｐｒｏｐとフィルタ幅ｆ_ＲＢＷとを式（３）に代入することによって、チャープ率αを算出する。
チャープ率設定部５１は、算出したチャープ率αを信号生成部５２に出力する。

信号生成部５２は、チャープ率設定部５１からチャープ率αを受けると、チャープ率がαであるチャープ信号、即ち、チャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成する（図３のステップＳＴ２）。
チャープ率αによって周波数が変化する送信信号の生成処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
なお、チャープ信号の開始周波数及びチャープ信号の終了周波数のそれぞれは、既値であり、チャープ率設定部５１の内部メモリに格納されている。ただし、開始周波数及び終了周波数のそれぞれは、図１に示す送受信装置の外部からチャープ率設定部５１に与えられるものであってもよい。
信号生成部５２は、生成した送信信号を送信部５３及び受信部５４のそれぞれに出力する。

送信部５３は、信号生成部５２から送信信号を受けると、送信信号を送信アンテナ１８に出力する（図３のステップＳＴ３）。
送信アンテナ１８は、送信部５３から出力された送信信号を、受信装置２に向けて送信する（図３のステップＳＴ４）。

受信アンテナ２１は、送信装置１から送信された送信信号等を受信し、受信した信号を受信部５４に出力する。
受信部５４は、受信アンテナ２１により受信された信号と、信号生成部５２により生成された送信信号とから受信信号を生成し、受信信号を信号処理部５５に出力する。

信号処理部５５は、受信部５４から受信信号を受けると、受信信号に含まれているデータを復調する処理、あるいは、受信信号から目標を検出する処理等を実施する。
信号処理部５５は、復調の処理結果又は目標の検出処理結果等を表示部３０に出力する。
表示部３０は、信号処理部５５から出力された復調の処理結果又は目標の検出処理結果等を表示する。

以上の実施の形態１では、送信信号における送信電力密度ＳＰの規制値ＥＩＲＰに基づいて、送信信号のチャープ率αを設定するチャープ率設定部５１と、チャープ率設定部５１により設定されたチャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部５２と、信号生成部５２により生成された送信信号を送信する送信部５３とを備えるように、送信装置１を構成した。したがって、送信装置１は、送信電力密度ＳＰの規制がある環境下でも使用することができる。

図１に示す受信装置２では、信号処理部５５が、受信部５４から出力された受信信号に含まれているデータを復調する処理、あるいは、受信信号から目標を検出する処理等を実施している。
信号処理部５５が、例えば、目標を検出する処理を実施する際には、受信部５４が受信信号を生成する毎に、当該受信信号を積算することによって、受信部５４により繰り返し生成された複数の受信信号を加算するようにしてもよい。
信号処理部５５が、受信部５４により繰り返し生成された複数の受信信号を加算することによって、受信信号の電力が増加するため、目標の検出精度が向上する。
なお、信号処理部５５が、受信部５４から出力された受信信号に含まれているデータを復調する処理を実施する際にも、受信部５４により繰り返し生成された複数の受信信号を加算するようにしてもよい。

図１に示す受信装置２では、信号処理部５５が、信号生成部５２により生成された送信信号と、受信部５４により生成された受信信号との相関を演算するようにしてもよい。
送信信号と受信信号との相関を演算する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
信号処理部５５は、例えば、相関の演算結果である相関値が閾値以上であれば、当該受信信号が、送信装置１から送信された送信信号を受信した信号であると判定する。
また、信号処理部５５は、相関値が閾値よりも小さければ、当該受信信号が、送信装置１から送信された送信信号を受信した信号ではないと判定する。
信号処理部５５は、送信装置１から送信された送信信号を受信した信号であると判定すれば、受信部５４から出力された受信信号に含まれているデータを復調する処理、あるいは、受信信号から目標を検出する処理等を実施する。
信号処理部５５は、送信装置１から送信された送信信号を受信した信号ではないと判定すれば、受信部５４から出力された受信信号を破棄し、データを復調する処理、及び、受信信号から目標を検出する処理等を実施しない。

図１に示す送信装置１では、チャープ率設定部５１が、送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐとフィルタ幅ｆ_ＲＢＷの２乗値との乗算値と一致するようなチャープ率αを算出している。
しかし、これは一例に過ぎず、チャープ率設定部５１は、当該乗算値よりも大きくなるようなチャープ率αを算出するようにしてもよい。チャープ率αが、当該乗算値よりも大きければ、送信電力密度ＳＰの規制がある環境下でも、送信装置１を使用することができる。ただし、チャープ率αが、当該乗算値よりも大きくなり過ぎると、送信信号の送信電力密度ＳＰが小さくなり、受信装置２が、送信装置１から送信された送信信号の受信が困難になることがある。したがって、チャープ率αが、当該乗算値よりも大きくなる場合でもあっても、チャープ率設定部５１は、当該乗算値に近くなるチャープ率αを算出することが望ましい。

図１に示す送信装置１では、ＥＥＰＲＯＭ１１が、図２に示すチャープ率設定部５１の機能を実行している。しかし、図２に示すチャープ率設定部５１の機能を実行することができれば、送信装置１が、ＥＥＰＲＯＭ１１以外のハードウェアを備えていてもよい。したがって、送信装置１が、ＥＥＰＲＯＭ１１の代わりに、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を備えていてもよい。

図１に示す送信装置１では、ＤＤＳ１４が、図２に示す信号生成部５２の機能を実行している。しかし、図２に示す信号生成部５２の機能を実行することができれば、送信装置１が、ＤＤＳ１４以外のハードウェアを備えていてもよい。したがって、送信装置１が、ＤＤＳ１４の代わりに、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を備えていてもよい。

図１に示す受信装置２では、プロセッサ２７は、図２に示す信号処理部５５の機能を実行している。しかし、図２に示す信号処理部５５の機能を実行することができれば、受信装置２が、プロセッサ２７以外のハードウェアを備えていてもよい。したがって、受信装置２が、プロセッサ２７の代わりに、例えば、ＣＰＵ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰを備えていてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、送信信号の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定する送信ゲイン設定部６２を含む送信装置１について説明する。

図７は、実施の形態２に係る送受信装置の機能を示す構成図である。図７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
実施の形態２では、図１に示すＥＥＰＲＯＭ１１及びＦＰＧＡ１２が、図７に示すチャープ率設定部６１及び送信ゲイン設定部６２におけるそれぞれの機能を実行する。
チャープ率設定部６１は、送信信号のチャープ率α’を設定する。
チャープ率設定部６１は、チャープ率α’を送信ゲイン設定部６２及び信号生成部５２のそれぞれに出力する。
送信ゲイン設定部６２は、送信信号における送信電力密度ＳＰの規制値ＥＩＲＰとチャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’とに基づいて、送信信号の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定する。
送信ゲイン設定部６２は、送信ゲインＧ_Ｔｘを後述する送信部６３に出力する。

実施の形態２では、図１に示すＢＰＦ１５、ｄｉｖ１６及びＡＴＴ１７が、図７に示す送信部６３の機能を実行する。
送信部６３は、送信ゲイン設定部６２により設定された送信ゲインＧ_Ｔｘを信号生成部５２により生成された送信信号に乗算し、送信ゲイン乗算後の送信信号を送信アンテナ１８に出力することによって、送信アンテナ１８から送信信号を送信させる。

次に、図７に示す送受信装置の動作について説明する。
チャープ率設定部６１は、送信信号のチャープ率α’を設定する。
チャープ率設定部６１により設定されるチャープ率α’は、図２に示すチャープ率設定部５１により設定されるチャープ率αよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また、チャープ率α’は、チャープ率αと同じであってもよい。
チャープ率設定部６１は、チャープ率α’を信号生成部５２及び送信ゲイン設定部６２のそれぞれに出力する。

信号生成部５２は、チャープ率設定部６１からチャープ率α’を受けると、チャープ率がα’であるチャープ信号、即ち、チャープ率α’によって周波数が変化する送信信号を生成する。
信号生成部５２は、生成した送信信号を送信部６３及び受信部５４のそれぞれに出力する。

送信ゲイン設定部６２は、チャープ率設定部６１からチャープ率α’を受けると、規制値ＥＩＲＰとチャープ率α’とに基づいて、送信信号の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定する。
送信ゲイン設定部６２は、設定した送信ゲインＧ_Ｔｘを送信部６３に出力する。
以下、送信ゲイン設定部６２による送信ゲインＧ_Ｔｘの設定処理を具体的に説明する。

まず、送信ゲイン設定部６２は、チャープ率α’を、以下の式（６）に代入することによって、送信電力密度ＳＰの減衰率Ｌ_ｐｒｏｐ’を算出する。

ただし、チャープ率α’がフィルタ幅ｆ_ＲＢＷの２乗値以下であるときは、Ｌ_ｐｒｏｐ’＝１である。
次に、送信ゲイン設定部６２は、周波数が一定の送信信号の送信電力Ｐ_０、規制値ＥＩＲＰ及び減衰率Ｌ_ｐｒｏｐ’を、以下の式（７）に代入することによって、送信ゲインＧ_Ｔｘを算出する。

送信ゲイン設定部６２は、算出した送信ゲインＧ_Ｔｘを送信部６３に出力する。

チャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’によっては、図８に示すように、信号生成部５２により生成された送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも大きくなることがある。図８は、規制値ＥＩＲＰよりも大きい送信電力密度ＳＰの一例を示す説明図である。
送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも大きくなる場合、送信ゲイン設定部６２により算出される送信ゲインＧ_Ｔｘは、図９に示すように、送信電力密度ＳＰを下げて、当該送信電力密度ＳＰを規制値ＥＩＲＰと一致させるゲインとなる。このとき、送信ゲインＧ_Ｔｘは、１よりも小さくなる。図９は、送信ゲインＧ_Ｔｘによって、規制値ＥＩＲＰよりも大きい送信電力密度ＳＰを下げている様子を示す説明図である。

チャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’によっては、図１０に示すように、信号生成部５２により生成された送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さくなることがある。図１０は、規制値ＥＩＲＰよりも小さい送信電力密度ＳＰの一例を示す説明図である。
送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さくなる場合、送信ゲイン設定部６２により算出される送信ゲインＧ_Ｔｘは、図１１に示すように、送信電力密度ＳＰを上げて、当該送信電力密度ＳＰを規制値ＥＩＲＰと一致させるゲインとなる。このとき、送信ゲインＧ_Ｔｘは、１よりも大きくなる。図１１は、送信ゲインＧ_Ｔｘによって、規制値ＥＩＲＰよりも小さい送信電力密度ＳＰを上げている様子を示す説明図である。
また、チャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’によっては、信号生成部５２により生成された送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰと同じになることがある。
送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰと同じになる場合、送信ゲイン設定部６２により算出される送信ゲインＧ_Ｔｘは、送信電力密度ＳＰを変化させないゲインとなる。このとき、送信ゲインＧ_Ｔｘは、１になる。

送信部６３は、送信ゲイン設定部６２から送信ゲインＧ_Ｔｘを受けると、送信ゲインＧ_Ｔｘを信号生成部５２により生成された送信信号に乗算する。
送信部６３は、送信ゲイン乗算後の送信信号を送信アンテナ１８に出力することによって、送信アンテナ１８から送信信号を送信させる。

以上の実施の形態２では、送信信号のチャープ率α’を設定するチャープ率設定部６１と、送信信号における送信電力密度ＳＰの規制値ＥＩＲＰとチャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’とに基づいて、送信信号の送信ゲインＧ_Ｔｘを設定する送信ゲイン設定部６２と、チャープ率設定部６１により設定されたチャープ率α’によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部５２と、送信ゲイン設定部６２により設定された送信ゲインＧ_Ｔｘを信号生成部５２により生成された送信信号に乗算し、送信ゲイン乗算後の送信信号を送信する送信部６３とを備えるように、送信装置１を構成した。したがって、送信装置１は、送信電力密度ＳＰの規制がある環境下でも使用することができる。

図７に示す送信装置１では、送信ゲイン設定部６２が、送信部６３により送信される送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰと一致するような送信ゲインＧ_Ｔｘを算出している。
しかし、これは一例に過ぎず、送信ゲイン設定部６２は、送信部６３により送信される送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さくなる送信ゲインＧ_Ｔｘを算出するようにしてもよい。送信部６３により送信される送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さければ、送信電力密度ＳＰの規制がある環境下でも、送信装置１を使用することができる。ただし、送信部６３により送信される送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さくなり過ぎると、受信装置２が、送信装置１から送信された送信信号の受信が困難になることがある。したがって、送信部６３により送信される送信信号の送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰよりも小さくなる場合でもあっても、送信ゲイン設定部６２は、送信電力密度ＳＰが規制値ＥＩＲＰに近くなる送信ゲインＧ_Ｔｘを算出することが望ましい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明は、送信信号を送信する送信装置と、送信信号の送信と受信信号の生成とを行う送受信装置とに適している。

１ 送信装置、２ 受信装置、１１ ＥＥＰＲＯＭ、１２ ＦＰＧＡ、１３ クロック、１４ ＤＤＳ、１５ ＢＰＦ、１６ ｄｉｖ、１７ ＡＴＴ、１８ 送信アンテナ、２１ 受信アンテナ、２２ ＢＰＦ、２３ ＬＮＡ、２４ ＭＩＸ、２５ ＬＰＦ、２６ ＡＤＣ、２７ プロセッサ、２８ メモリ、２９ データストレージ、３０ 表示部、５１ チャープ率設定部、５２ 信号生成部、５３ 送信部、５４ 受信部、５５ 信号処理部、６１ チャープ率設定部、６２ 送信ゲイン設定部、６３ 送信部。

この発明に係る送信装置は、送信信号における送信電力密度の規制値の電界強度を計測する装置で定めるフィルタ幅に基づいて、送信信号のチャープ率を設定するチャープ率設定部と、チャープ率設定部により設定されたチャープ率によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成された送信信号を送信する送信部とを備えるようにしたものである。

この発明に係る送信装置は、送信信号のチャープ率として、送信信号の送信電力密度が、送信電力密度の規制値以下となる、チャープ率を設定するチャープ率設定部と、チャープ率設定部により設定されたチャープ率によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成された送信信号を送信する送信部とを備えるようにしたものである。

信号生成部５２は、チャープ率設定部５１により設定されたチャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成し、送信信号を送信部５３に出力する。

ＢＰＦ２２、ＬＮＡ２３、ＭＩＸ２４、ＬＰＦ２５及びＡＤＣ２６は、図２に示す受信部５４の機能を実行する。
受信部５４は、受信アンテナ２１により受信された信号と、送信部５３により送信される送信信号とから受信信号を生成する。

信号生成部５２は、チャープ率設定部５１からチャープ率αを受けると、チャープ率がαであるチャープ信号、即ち、チャープ率αによって周波数が変化する送信信号を生成する（図３のステップＳＴ２）。
チャープ率αによって周波数が変化する送信信号の生成処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
なお、チャープ信号の開始周波数及びチャープ信号の終了周波数のそれぞれは、既値であり、チャープ率設定部５１の内部メモリに格納されている。ただし、開始周波数及び終了周波数のそれぞれは、図１に示す送受信装置の外部からチャープ率設定部５１に与えられるものであってもよい。
信号生成部５２は、生成した送信信号を送信部５３に出力する。

受信アンテナ２１は、送信装置１から送信された送信信号等を受信し、受信した信号を受信部５４に出力する。
受信部５４は、受信アンテナ２１により受信された信号と、送信部５３により送信される送信信号とから受信信号を生成し、受信信号を信号処理部５５に出力する。

信号生成部５２は、チャープ率設定部６１からチャープ率α’を受けると、チャープ率がα’であるチャープ信号、即ち、チャープ率α’によって周波数が変化する送信信号を生成する。
信号生成部５２は、生成した送信信号を送信部６３に出力する。

Claims (6)

1. 送信信号における送信電力密度の規制値に基づいて、前記送信信号のチャープ率を設定するチャープ率設定部と、
   前記チャープ率設定部により設定されたチャープ率によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部と、
   前記信号生成部により生成された送信信号を送信する送信部と
   を備えた送信装置。
2. 送信信号のチャープ率を設定するチャープ率設定部と、
   前記送信信号における送信電力密度の規制値と前記チャープ率設定部により設定されたチャープ率とに基づいて、前記送信信号の送信ゲインを設定する送信ゲイン設定部と、
   前記チャープ率設定部により設定されたチャープ率によって周波数が変化する送信信号を生成する信号生成部と、
   前記送信ゲイン設定部により設定された送信ゲインを前記信号生成部により生成された送信信号に乗算し、送信ゲイン乗算後の送信信号を送信する送信部と
   を備えた送信装置。
3. 前記送信ゲイン設定部は、前記信号生成部により生成された送信信号の送信電力密度が前記規制値よりも大きい、又は、前記信号生成部により生成された送信信号の送信電力密度が前記規制値よりも小さければ、前記送信信号の送信電力密度を前記規制値と一致させるための、前記送信信号の送信ゲインを設定することを特徴とする請求項２記載の送信装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の送信装置と、
   受信アンテナにより受信された信号と、前記信号生成部により生成された送信信号とから受信信号を生成する受信部を有する受信装置と
   を備えた送受信装置。
5. 前記受信装置は、前記受信部により繰り返し生成された複数の受信信号を加算する信号処理部を備えていることを特徴とする請求項４記載の送受信装置。
6. 前記受信装置は、前記信号生成部により生成された送信信号と、前記受信部により生成された受信信号との相関を演算する信号処理部を備えていることを特徴とする請求項４記載の送受信装置。

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