WO2006054405A1 - 送信装置、受信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

　安定したパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いて、小型かつ安価な送信装置、受信装置および通信システムが開示されている。この送信装置は、連続パルス発生部と、変調部と、出力部とを含む構成を有している。連続パルス発生部は、複数のインパルス波形をパルス列繰り返し周期より短い任意の時間間隔で連続して発生する。変調部は、連続パルス発生部で発生した連続パルスを送信データで変調する。出力部は、変調部で変調した変調パルスを出力する。この受信装置は、上記送信装置から送信された変調パルスを受信する変調パルス受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復調部とを含む構成を有している。

Description

明 細 書

送信装置、受信装置および通信システム

技術分野

[0001] 本発明は、主としてマイクロ波、ミリ波を用いたパルス無線における送信装置、受信 装置およびそれらを用 、た通信システムに関する。

背景技術

[0002] ノルス通信方式において、矩形波を用いて通信を行うと、その周波数スペクトラム が非常に広い周波数帯域を必要とする。その周波数帯域は、パルス幅を T[ns]とす ると、 lZT[GHz]となる。周波数 fの正弦波による幅 Tのパルスは、中心周波数 f、帯 域 2ZTのスペクトラムを中心に、その外側に 1ZT間隔に複数の副次的なスぺクトラ ムが存在する。

[0003] 他の通信機器に対する干渉や、同一システム内での周波数チャネル確保のために 、副次的なスペクトラムはもとより、主たるスペクトラムの広がる帯域をも制限することが 必要とされている。この対策として、従来のパルスを用いた通信装置およびシステム に用いられて 、る手法としては、例えば特表 2003— 515974号に記載の構成が知 られている。図 30は、特表 2003— 515974号に記載された従来のパルスを用いた 超広帯域 (UWB)データ伝送システムにおける送信装置の構成を示したものである。

[0004] 図 30において、低レベルインパルス発生器 4000は、低レベルインパルスによって 、オプションとしてのバンドパス型又はパルス成形型のフィルタ 4002を励起する。低 レベルインパルス発生器 4000は、低電圧ステップ 'リカバリ'ダイオード（SRD)、ツエ ナーダイオード、アバランシェトランジスタ、ブレークオーバーデバイス、サイリスタ、等 を含む任意の数のデバイスで構成されている。ミキサ 4008は、実際には、低レベル インパルス発生器 4000からのインパルス励起によって、発振器 4006からの信号出 力を振幅調節する高速スィッチとして作用する。

[0005] その結果得られるパルスエンベロープは、インノ ルス励起の元の時間ドメイン形状 を保持している。フィルタ 4002が利用される場合には、ミキサ 4008は、バンドパスフ ィルタリングされた又はノ ルス成形された低レベルインパルス信号を、所望の動作中 心周波数にヘテロダイン、すなわち周波数変換するように作用する。

[0006] 次に、ミキサ 4008の出力における UWB信号のバンド幅力 バンドパス型又はパル ス成形型のフィルタ 4002のバンド幅によって決まる。この方法を使用することにより、 低レベルインパルス発生器 4000を、広帯域エネルギーを所望の周波数シフトさせた 状態で、より低 、周波数で作動させることが可能である。

[0007] 以上の構成により、所望のスペクトラムを実現するパルス波形を目指している。

[0008] しかしながら、従来の構成では、例えばパルス幅が Ins以下の非常に短いインパル ス波形を整形するパルス整形器を、デジタル回路で実現する場合、 Insの数十分の 1 の時間で、適宜特性を変化する動作が必要となる。現状の IC製造技術では実現が 困難であり得る。また、アナログ回路で実現する場合、直流 (DC)〜数十 GHzまでの 広帯域の特性を、再現性高く実現することが必要とされる。アナログ回路は、信号に 含まれる周波数成分の波長で大きさが決まるため、小型で安定に実現することが困 難であり得る。

発明の開示

[0009] 本発明は、安定したパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いて 、小型かつ安価な送信装置、受信装置および通信システムを提供する。

[0010] 本発明の送信装置は、連続パルス発生部と、変調部と、出力部とを含む構成を有し ている。連続パルス発生部は、複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より 短い、任意の時間間隔で連続して発生する。変調部は、連続パルス発生部で発生し た連続パルスを送信データで変調する。出力部は、変調部で変調した変調パルスを 出力する。この構成により、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生さ せ伝送信号として用いることで、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させ ることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他 システムへの影響の少な 、通信が実現できる。

[0011] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形 のパルス幅を任意の時間に設定可能である構成であってもよい。この構成〖こよれば、 周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内 にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他システムへの影響の少ない通信 が実現できる。

[0012] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス幅が 1種類であ る構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルスの幅を 1種類とすること で使う部品の種類を少なくできる。

[0013] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス幅が、少なくとも 時間の異なる 2種類である構成であってもよい。この構成によれば、帯域内ヌル点の 周波数を可変にすることができ、パルス幅の種類を増やすほどヌル点位置の調整が 容易になる。

[0014] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形 のパルス間隔を任意の時間に設定可能である構成であってもよい。この構成によれ ば、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯 域内にヌル点を作ることができる。これらの特性により、他システムへの影響の少ない 通信が実現できる。

[0015] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が設定するパルス間隔が 1種類で ある構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルスの幅を 1種類とするこ とで使う部品の種類を少なくできる。

[0016] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部がパルス間隔とパルス幅とを等しく 設定する構成であってもよい。この構成によれば、発生させるパルス幅およびその間 隔を 1種類とすることで使う部品の種類を少なくできる。

[0017] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形 のパルス間隔を、連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス幅よ り短く設定する構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラムの周波数 帯域を任意に変化させることができる。また、ノ ルス間隔は狭くすることが可能なため 、 ノ ルス幅を時間的に短くしたのと等価的に同じ周波数スペクトラムを実現することが できる。

[0018] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部力 パルス間隔を、少なくとも 2つの 異なるパルス間隔となるように設定する構成であってもよい。この構成によれば、帯域 内ヌル点の周波数を可変にすることができる。 [0019] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部力 発生するインパルス波形に立 上り遅延と立下り遅延との少なくとも一方を有してもよい。この構成によれば、所望の 主たる周波数スペクトラム以外の成分を抑圧できる。

[0020] また、本発明の送信装置は、変調部で変調した変調パルスの周波数を変換する周 波数変換部をさらに含み、周波数変換部が変換する周波数が、任意に選択可能で ある。そして、出力部が、周波数変換部で変換した変換後の変調パルスを出力する 構成であってもよい。この構成によれば、さらに周波数スペクトラムの周波数帯域を任 意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる。

[0021] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部で発生した連続パルスの周波数を 変換する周波数変換部をさらに含み、周波数変換部が変換する周波数は、任意に 選択可能である。そして、変調部が、周波数変換部で変換した変換後の連続パルス を変調する構成であってもよい。この構成によれば、さらに周波数スペクトラムの周波 数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ることができる

[0022] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の周波 数が一種類である構成であってもよい。この構成によれば、回路構成を間単にできる

[0023] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の周波 数が少なくとも 2種類である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スぺクトラ ムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作るこ とがでさる。

[0024] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力 を、任意に設定可能である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スぺクトラ ムの周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作るこ とがでさる。

[0025] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力 がー種類である構成であってもよい。この構成によれば、回路構成を間単にできる。

[0026] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力 が少なくとも 2種類である構成であってもよい。この構成によれば、周波数スペクトラム の周波数帯域を任意に変化させることが可能であり、また帯域内にヌル点を作ること ができる。

[0027] また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が複数の連続するインパル ス波形を組にしてパルス位置変調する方式である構成であってもよ ヽ。この構成によ れば、変調されたパルス位置によりデータ信号の通信を可能とする。

[0028] また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が、複数の連続するインパ ルス波形を組にしてパルス位相変調する方式である構成であってもよ ヽ。この構成に よれば、変調されたパルス位相によりデータ信号の通信を可能とする。

[0029] また、本発明の送信装置は、パルス位相変調が、 2番目以降のノ ルスにのみ適用 される構成であってもよい。この構成によれば、復調時に、 1つ目のパルスとの位相の 比較をすればょ 、ので、感度の良 、復調が可能となる。

[0030] また、本発明の送信装置は、パルス位相変調が、全てのパルスに適用される構成 であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増え るため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

[0031] また、本発明の送信装置は、変調部における変調方式が、複数の連続するインパ ルス波形を組にしてパルス振幅変調する方式である構成であってもよ 、。この構成に よれば、変調されたパルス振幅によりデータ信号の通信を可能とする。

[0032] また、本発明の送信装置は、パルス振幅変調が、 2番目以降のノルスにのみ適用 される構成であってもよい。この構成によれば、復調時に、 1つ目のパルスとの振幅の 比較をすればょ 、ので、感度の良 、復調が可能となる。

[0033] また、本発明の送信装置は、パルス振幅変調が、全てのパルスに適用される構成 であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増え るため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

[0034] また、本発明の送信装置は、パルス位置変調力 2番目以降のノ ルスにのみ適用 される構成であってもよい。この構成によれば、復調時に、 1つ目のパルスとの位置の 比較をすればょ 、ので、感度の良 、復調が可能となる。

[0035] また、本発明の送信装置は、パルス位置変調力 全てのパルスに適用される構成 であってもよい。この構成によれば、情報を乗せられるパルスが他の構成に比べ増え るため、多値化が可能で、より通信情報量を増やすことができる。

[0036] また、本発明の送信装置は、連続パルス発生部が、特定の送信データ信号の場合 のみ、複数のインノ ルス波形を出力する構成であってもよい。この構成によれば、複 数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を生成する ことができる。

[0037] 本発明の受信装置は、送信装置カゝら送信された変調パルスを受信する変調パルス 受信部と、変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して、送信データを受け 取る復調部とを含む構成を有している。この構成により、複数のインパルス波形を任 意の時間間隔で続けて発生する連続パルスを用いて送信された信号を、受信復調し て送信データを受け取ることができる。

[0038] また、本発明の受信装置は、変調パルス受信部と、復調部とを含む。変調パルス受 信部は、送信装置が、複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より短い任意 の時間間隔で、連続して発生し、発生した連続パルスを、送信データで変調して送 信した変調パルスを受信する。復調部は、変調パルス受信部で受信した変調パルス を復調して送信データを受け取る。復調部は、さらに、複数の連続するインパルス波 形を組にしてパルス位相変調された信号を復調する復調部であって、 1つ目のパル スをリファレンスとして 2つ目以降のパルスの位相の変化を判定して復調する構成で あってもよい。この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信 号を精度よく受信できる。

[0039] また、本発明の受信装置の復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にして パルス振幅変調された信号を復調する復調部であって、 1つ目のパルスをリファレン スとして 2つ目以降のパルスの振幅の大小を判定して復調するようにしてもよい。

[0040] この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信号を精度よく 受信できる。

[0041] また、本発明の受信装置の復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にして パルス位置変調された信号を復調する復調部であって、 1つ目のパルスをリファレン スとして 2つ目以降のパルスの位置の変化を判定して復調するようにしてもよい。 [0042] この構成によれば、精度のよいリファレンス信号を用意でき、データ信号を精度よく 受信できる。

[0043] さらに、本発明の送信装置は、単一パルスを発生し、送信データでパルス位置変調 して、出力する単一パルス送信部をさらに含む。そして、連続パルス発生部が発生す る連続パルスは、複数の位相が異なるパルスを連続させたものである。さら〖こ、変調 部では、連続パルス発生部が発生した連続パルスを変調せずに、出力部に入力す る構成であってもよい。この構成〖こよれば、同期信号として位相の異なる 2つのパル ス対をデータ信号に対し別送することで、精度のよ!、受信判定ができる通信を実現 できる。

[0044] さらに、本発明の送信装置は、単一パルス送信部が出力するパルス位置変調信号 と連続パルスとを共に、同じ時間だけ任意の時間分、適宜位置を変化させる構成で あってもよい。この構成によれば、特定のデータ列において複数のインパルス波形を パルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力することができる。よ つて、複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を 生成できる。

[0045] さらに、本発明の受信装置は、 2信号受信部と、相関判定部とを含む構成であって もよい。 2信号受信部は、単一パルス送信部力 出力されたパルス位置変調信号と、 連続信号とを受信する。そして、相関判定部は、 2信号受信部で受信した 2つの信号 を乗じることでパルス位置によって相関信号を正、負異なる位相の信号に変換して情 報を判定するようにしてもよい。この構成によれば、送信装置よりデータ信号とは別に 送信された位相の異なる 2つのパルス対力 なる同期信号により、精度のよい受信判 定ができる。

図面の簡単な説明

[0046] [図 1]図 1は本発明の第 1実施例における送信装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は同実施例における送信装置の連続パルス発生部の構成を示すブロック 図である。

[図 3]図 3は同実施例における送信装置の連続パルス発生部の構成を示すブロック 図である。 [図 4A]図 4Aは同実施例における送信装置の変調部の構成を示すブロック図である 圆 4B]図 4Bは同実施例の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すィメ ージ図である。

[図 5A]図 5Aは同実施例における送信装置の変調部の構成を示すブロック図である

[図 5B]図 5Bは同実施例の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すィメ ージ図である。

[図 6A]図 6Aは同実施例における送信装置の変調部の構成を示すブロック図である

[図 6B]図 6Bは同実施例の送信装置の変調部における各信号の時間関係を示すィメ ージ図である。

圆 7A]図 7Aは同実施例における送信装置の連続パルス発生部と変調部とを一体ィ匕 した構成を示すブロック図である。

圆 7B]図 7Bは同実施例の送信装置の一体化された連続パルス発生部と変調部とに おける各信号の時間関係を示すイメージ図である。

圆 8A]図 8Aは同実施例における送信装置の連続パルス発生部と変調部とを一体ィ匕 した構成を示すブロック図である。

圆 8B]図 8Bは同実施例の送信装置の一体化された連続パルス発生部と変調部とに おける各信号の時間関係を示すイメージ図である。

[図 9]図 9は同実施例における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図で ある。

[図 10]図 10は同実施例における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図 である。

[図 11]図 11は同実施例における送信装置の周波数変換部の構成を示すブロック図 である。

[図 12A]図 12Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。 [図 12B]図 12Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 13A]図 13Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 13B]図 13Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 14A]図 14Aは本発明の第 2実施例における送信装置の連続パルスコサイン波形 信号と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図であ る。

[図 14B]図 14Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

圆 15]図 15は同実施例における送信装置の連続パルス発生部から周波数変換部の 構成を示すブロック図である。

[図 16A]図 16Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 16B]図 16Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 17A]図 17Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 17B]図 17Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 18A]図 18Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 18B]図 18Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 19A]図 19Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 19B]図 19Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

[図 20A]図 20Aは同実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と従来 の単一パルスコサイン波形信号のノ ルス波形時間軸特性を示す図である。

[図 20B]図 20Bは同パルス波形周波数軸特性を示す図である。

圆 21A]図 21Aは本発明の第 3実施例の送信装置における変調器の構成を示す図 である。

[図 21B]図 21Bは同実施例の送信装置の変調器における波形信号を示す図である。 図 22]図 22は本発明の第 4実施例における受信装置の構成を示すブロック図である

[図 23A]図 23Aは同実施例における受信装置の周波数変換部の構成を示すブロック 図である。

[図 23B]図 23Bは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

[図 23C]図 23Cは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

圆 24A]図 24Aは本発明の第 5実施例の受信装置における周波数変換部の構成を 示すブロック図である。

[図 24B]図 24Bは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

[図 24C]図 24Cは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

圆 25A]図 25Aは本発明の第 6実施例の受信装置における周波数変換部の構成を 示すブロック図である。

[図 25B]図 25Bは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

[図 25C]図 25Cは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

圆 26A]図 26Aは本発明の第 7実施例の受信装置における周波数変換部の構成を 示すブロック図である。

[図 26B]図 26Bは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

圆 27A]図 27Aは本発明の第 8実施例の受信装置における周波数変換部の構成を 示すブロック図である。

[図 27B]図 27Bは同周波数変換部における信号イメージを示す図である。

圆 28]図 28は本発明の第 9実施例における通信システムの構成を示す模式図であ る。

[図 29A]図 29Aは本発明の第 10実施例における通信システムの構成を示す模式図 である。

[図 29B]図 29Bは同通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。

[図 29C]図 29Cは同通信システムにおける信号イメージを示す図である。

[図 29D]図 29Dは同通信システムにおける信号イメージを示す図である。

[図 30]図 30は従来の送信装置の構成を示すブロック図である。 符号の説明

101, 1405 連続パルス発生部

102, 1420 変調部

103, 901a, 901b, 901c, 1406, 2003, 2101, 2201, 2301, 2401, 2501 周波数変換部

104, 2002 帯域制限部

105 電力調整部（出力部）

106, 2001 アンテナ

201, 1407 矩形波発生部

202, 1408 第 1遅延部

203, 205, 1409, 1411 論理積 (AND)部

204, 1410 第 2遅延部

206 論理和（OR)部

301 第 3遅延部

401, 501 切り替え部

402, 2302, 2403 遅延部

403, 503, 1414 合成部

502 反転部

601 減衰器

701 可変減衰器

801 信号変換部

802a, 802b 可変減衰器

902, 1101, 1412, 1413 発振器

903 ミキサ

904 連続パルス信号入力端子

905 連続パルスコサイン波形信号出力端子

1001 スィッチ

1201, 1203, 1301, 1303, 1401, 1403, 1501, 1503, 1601, 1603, 1701 1703, 1801, 1803, 1901, 1903 連続ノ レスコサイン波形信号 1202, 1204, 1302, 1304, 1402, 1404, 1502, 1504, 1602， 1604 1704， 1802, 1804, 1902, 1904 単一ノ レスコサイン波形信号 1415 コサイン波形信号出力端子

1421 第 1変調器

1422 第 2変調器

2004 復調部

2102， 2202， 2402， 2502 受信信号入力端子

2103 検波部

2104, 2505 LPF

2105， 2206, 2405, 2506 周波数変換後の受信信号出力端子

2203 相関用連続パルスコサイン波形信号生成部

2204, 2504 相関器

2205 相関判定部

2404 比較器

2503 相関信号入力端子

3101 ホームサーバ

3102 テレビ（TV)

3103, 3104 パーソナルコンピュータ（PC)

3201 第 1移動体

3202 第 2移動体

3203 測距エリア

3210 受信アンテナ

3211 受信高周波部

3212 フライングタイム算出き

3213, 3215 送信ノ ルス波形

3214, 3216 受信ノ レス波形

3301 データ並び判定器 3302 パルス位置変調器

発明を実施するための最良の形態

[0048] 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

[0049] (第 1実施例）

図 1は、本発明の第 1実施例における送信装置の構成を示すブロック図である。

[0050] 図 1において、送信装置は、パルスを用いた通信装置であって、連続パルス発生部 101と、変調部 102と、周波数変換部 103と、帯域制限部 104と、電力調整部 105と 、アンテナ 106とを備える。連続パルス発生部 101は、連続パルスを発生する。変調 部 102は、連続パルス発生部 101が発生した連続パルスを変調する。周波数変換部 103は、変調部 102が変調した連続パルスの周波数を変換する。帯域制限部 104は 、周波数変換部 103が周波数変換した信号の帯域を制限する。電力調整部 105は、 帯域制限部 104が帯域を制限した信号の出力電力を調整し出力する出力部である 。アンテナ 106は、電力調整部 105からの出力を放射する。

[0051] 連続パルス発生部 101は、単独パルスの繰り返し周期より短い時間間隔で、単独 パルスに加えて、少なくとも 1つの別のパルスが連なった連続パルス信号を発生する

。連続するパルスそれぞれの幅、パルスの間隔については後に詳細に記載する。変 調部 102は、連続パルス信号に情報を与えることで、通信対象の装置に対し、情報 を伝達することを可能とする。

[0052] 周波数変換部 103は、変調された連続パルス信号を、通信装置が無線通信可能な 使用周波数帯の信号である連続パルスコサイン波形信号へと周波数変換する。連続 パルスコサイン波形信号は、帯域制限部 104で帯域制限を行った後、電力調整部 1 05で送信電力の調整を行い、アンテナ 106から送信される。

[0053] 引き続き、各機能について具体的な構成例について説明する。

[0054] 図 2は、本実施例における連続パルス発生部の構成を示すブロック図である。矩形 波発生部 201で発生した連続する矩形波は 2分岐されて、一方を任意の時間だけ第 1遅延部 202で遅延させ、論理積 (AND)部 203に入力する。更に第 1遅延部 202の 出力を第 2遅延部 204で遅延させ AND部 205に入力する。 AND部 203および AN D部 205の出力を論理和（OR)部 206に入力することで、その出力として 2つのパル スが連なった連続パルス信号を生成する。なお、連続パルス信号のそれぞれのパル スの幅、パルス間隔は、第 1遅延部 202、第 2遅延部 204の遅延時間を変えることで 任意に調整可能である。

[0055] 図 3は、本実施例における図 2とは異なる構成の連続パルス発生部の構成を示す ブロック図である。

[0056] 図 3に示す連続パルス発生部は、遅延回路と論理回路の位置を変えることで、論理 回路の数を少ない構成としている点が、図 2とは異なる。図 3において、矩形波発生 部 201で発生した連続する矩形波は 2分岐されて、一方を任意の時間だけ第 1遅延 部 202で遅延させ、 AND部 203に入力する。更に AND部 203の出力を 2分岐し、 一方を任意の時間だけ第 3遅延部 301で遅延させ、 OR部 206に入力することで、そ の出力として 2つのパルスが連なった連続パルス信号を生成する。なお、連続パルス 信号のそれぞれのパルスの幅、パルス間隔は、第 1遅延部 202、第 3遅延部 301の 遅延時間を変えることで任意に調整可能である。

[0057] 図 4Aは、本実施例の変調部の構成を示すブロック図である。本変調部 102の変調 方式はパルス位置変調（PPM変調）である。簡単のために 2値の場合にっ 、て記載 するが、変化させるパルスの位置を増やし、 4値又は更に多値ィ匕しても同様に実現可 能である。図 4Aにおいて、連続パルス発生部 101から出力された連続パルス信号は 、別途入力されるデータ信号によって、切り替え部 401で 2つの端子に切り替えて出 力される。

[0058] データ信号の値が" 0"の場合は合成部 403にそのまま入力され、データ信号の値 力 1"の場合は、矢印で示したように、遅延部 402で適当な時間遅延させた後、合成 部 403に入力される。図 4Bは、本実施例の変調部 102における各信号の時間関係 を示すイメージ図である。ここでは遅延部 402の遅延時間を、データ信号の 1シンポ ル時間 Tsの半分とした場合を示して 、る。

[0059] なお、図 4A, 4Bでは変調部 102の変調方式が PPM変調の場合で説明した。しか し、図 5Aに示すように、切り替え部 501はデータ信号によって連続パルス信号を切り 替え、反転部 502によって切り替え部 501からの信号を反転した信号と切り替え部 5 01からの信号とを合成部 503で合成する。、図 5Bに示すようにパルスの位相に情報 を付加する、バイフェーズ (以下、 Biphaseと記す)変調としても同様に実施可能であ る。

[0060] また、図 6Aに示すように減衰器 601を用いることによって信号の振幅をかえて、図 6Bに示すようにパルスの振幅に情報を付加する、パルス振幅変調（PAM変調）とし ても同様に実施可能である。 PAM変調としては、図 7Aに示すように連続パルス発生 部 101と変調部 102とを一体ィ匕し、連続パルス発生過程に可変減衰器 701〖こよる振 幅変調の機能を組み込むことで、図 7Bに示すような連続パルス信号の一方のパルス のみに振幅変調してもよい。また、図 8Aに示すように、信号変換部 801でデータ信 号を変換した後、可変減衰器 802a、 802bを用いて、図 8Bに示すような連続パルス 信号の両方に、それぞれ別の振幅変調をすることによつても同様に実施可能である。

[0061] 図 9は、本実施例の周波数変換部の構成を示すブロック図である。図 9において、 周波数変換部 901aは、例えば発振器 902とミキサ 903とから構成される。連続パル ス信号入力端子 904から入力された連続パルス信号と、発振器 902から出力された コサイン波形信号とを、ミキサ 903で乗ずることにより、ミキサ 903は連続パルスコサイ ン波形信号を生成し、連続パルスコサイン波形信号出力端子 905から出力する。

[0062] 図 10は、図 9とは異なる構成の本実施例の周波数変換部を示すブロック図である。

図 10において、ミキサ 903ではなぐスィッチ 1001を用いている点が図 9と異なる。 図 10において、周波数変換部 901bは、発振器 902とスィッチ 1001とから構成され、 連続パルス信号でスィッチ 1001をオン (ON) Zオフ（OFF)することによって連続パ ルスコサイン波形信号を生成する。

[0063] また、図 11は、図 9、図 10とは異なる本実施例の周波数変換部を示すブロック図で ある。ミキサ 903やスィッチ 1001を用いずに、発振器 1101の発信動作を直接 ONZ OFFする点が図 9、 10の構成と異なる。周波数変換部 901cは、間欠的に発振の開 始 Z停止動作が可能な発振器 1101のみで構成されて ヽる。連続パルス信号を制御 信号として発振器 1101の発振開始 Z停止させることによって連続パルスコサイン波 形信号を生成する。

[0064] 以下に、連続パルスコサイン波形の特性を示す。

[0065] 図 12Aは、本実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の 単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す波形図である。図 1 2Bは、それらのパルス波形周波数軸特性を示す図である。連続パルスコサイン波形 信号 1201、単一パルスコサイン波形信号 1202は共に、 24GHzのコサイン波形信 号より構成されており、単一のパルス幅は Insとしている。連続パルスコサイン波形信 号 1201は、 2つのパルスを連続させた例を示しており、パルスの間隔は Insとしてい る。

[0066] 単一パルスコサイン波形信号 1204の周波数スペクトラムが中心周波数 24GHz、 帯域約 2GHzに広がっている。一方、連続パルスコサイン波形信号 1203の周波数ス ぺクトラムは、中心周波数は 24GHzで同じである力 帯域は約 0. 5GHzと 1Z4に狭 まっている。また、スペクトラム中の最大値から 10dBおよび 20dB以内となる帯域も、 単一パルスコサイン波形信号 1204は、 10dB帯域が 1. 6GHz (以下、 1. 6GHz@ l OdBと! /、うように記す）、 20dB帯域力 i. 8GHz (以下、 1. 8GHz@ 20dBと! /、うように 記す）である。一方、連続パルスコサイン波形信号 1203は、 1. 2GHz@ 10dB、 1. 4 GHz@ 20dBであり、使用する帯域を 0. 4GHz狭めることが可能である。

[0067] 図 13Aは、本実施例の送信装置における連続パルスコサイン波形信号と、従来の 単一パルスコサイン波形信号とのパルス波形時間軸特性を示す図である。図 13Bは 、それらのパルス波形周波数軸特性を示す図である。それらの特性が図 12A, 12B と異なるのは、適当な立上り Z立下り特性を与えた点である。図 13Aに示す連続パ ルスコサイン波形信号 1301、単一パルスコサイン波形信号 1302は共に、 24GHzの コサイン波形信号より構成されている。単一ノ ルスコサイン波形信号 1302のパルス 幅は 2. Insとしている。

[0068] 連続パルスコサイン波形信号 1301は、 2つのパルスを連続させた例を示しており、 パルス幅 1. 3nsのパルスをパルス間隔一 0. 5ns、つまり 0. 5nsだけ重なる波形とし ている。単一パルスコサイン波形信号 1304の主スペクトラムは中心周波数 24GHz、 帯域約 1. 2GHzに広がり、これに隣接する成分のスペクトラムとの電力差が約 12dB である。一方、連続パルスコサイン波形信号 1303の主スペクトラムは中心周波数 24 GHz,帯域約 1. 2GHzに広がり、これに隣接する成分のスペクトラムとの電力差を約 20dBと大きくすることが可能である。 [0069] 以上の構成とすることで、例えば図 4B、図 5B、図 6B、図 7B、図 8Bに示すように、 複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して 出力する。具体的には、例えば図 12Aでは、パルス間隔は Insの場合で示している 。この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を 生成する。これにより、安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパ ルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置側を小型かつ安価に実現で きる。

[0070] なお、パルス間隔（Pt)をパルス幅 (T)に対し、 0≤Pt≤ 3Tとすれば、周波数スぺク トラムの周波数帯域を任意に変化させることが可能である。連続するパルスが相関関 係にあることを利用しているため、パルス間隔はパルス繰り返し周期の半分より短け ればよい。しかし、パルス間隔を広げることはノ ルス繰り返し周期を長くすることになり 、一定時間に発生するパルス数を減らしてしまう。これでは伝達可能な情報量が減つ てしまうため、現実的には時間差 0〜3T程度となる。時間差がパルス幅以下では複 数のパルスが重なってしまうが、パルスの周波数を変えたり、重ねることで、例えば図 13A, 13Bにあるように主帯域（図中では 25GHz)の電力を低くして、やや帯域を広 げ、合わせてサイドローブ（図中では 22. 8GHzや 25. 2GHz)を大幅に抑圧する効 果が得られる。これにより、平均電力と最大電力で送信電力を規定される通信方式で 、本実施例を用いれば、帯域内に平均的にスペクトラムを広げることで総送信電力を 大きくできる。その結果、通信距離を長ぐ又は誤りの少ない通信を実現できると共に 、帯域外電力を下げることで、これを抑圧するために機器に実装されるフィルタの実 現を容易にする。これにより、機器の低コスト化、小型化を実現できるといった新たな 効果が出る。

[0071] (第 2実施例）

図 14Aは、本発明の第 2実施例における送信装置の連続パルスコサイン波形信号 と従来の単一パルスコサイン波形信号のパルス波形時間軸特性を示す図である。図 14Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図である。図 15は、本 実施例の送信装置の連続パルス発生部 1405から周波数変換部 1406を示すブロッ ク図である。 [0072] 本実施例が、第 1実施例と異なるのは、連続パルスコサイン波形信号の連続するパ ルスのコサイン波形信号を、異なる周波数の信号とした点である。本実施例の構成は 、図 2に示す矩形波発生部 201、第 1遅延部 202、第 2遅延部 204、 AND部 203, 2 05の構成と同じで、それぞれ矩形波発生部 1407、第 1遅延部 1408、第 2遅延部 14 10、 AND部 1409, 1411に対応する。

[0073] 本実施例は、図 12A, 12Bと異なり、連続するパルスのコサイン波形信号は異なる 周波数の信号である。図 14Aにおいて、連続パルスコサイン波形信号 1401は、 23. 5GHzのコサイン波形信号と 24. 5GHzのコサイン波形信号とにより構成されて 、る 。単一ノ ルスコサイン波形信号 1402は、 24GHzのコサイン波形信号より構成されて いる。パルス幅は単一パルスコサイン波形信号 1402を 2. 0ns、連続パルスコサイン 波形信号 1401は 2つのパルスを連続させた例を示している。そして、パルス幅 1. On sのパルスをパルス間隔 0ns、つまり時間差なく 2. 0nsとなる波形としている。

[0074] パルス発生時間は共に 2. 0nsである。し力し、単一パルスコサイン波形信号 1404 の主スペクトラムは中心周波数 24GHz、帯域約 1. 0GHz@ 10dBに広力 Sる。一方、 連続パルスコサイン波形信号 1403の主スペクトラムは中心周波数 24GHz、帯域約 2GHz @ 10dBに広がり、単位周波数あたりの電力も約 10dB引き下げることが可能 である。

[0075] その実現手段は、図 2および図 3、図 9、図 10、図 11と若干異なる。連続パルス信 号は、連続パルス発生部 1405では連なるパルスに合成されない。そして、変調部 1 420の第 1変調器 1421と第 2変調器 1422とでそれぞれデータ信号で変調される。 その後、周波数変換部 1406に入力され、それぞれ周波数の異なる 2つの発振器 14 12、 1413にカ卩えられる。合成部 1414で周波数の異なる連続するコサイン波形信号 として生成され、出力端子 1415より出力される。

[0076] なお、本実施例では、連続パルス発生部 1405で発生した連続パルスに変調部 14 20で変調した後に、周波数変換部 1406で周波数を変換する場合で説明した。しか し、本発明はこれに限定されない。連続パルス発生部で発生した連続パルスを、周 波数変換部で周波数変換した後に、変調部で変調しても同様の効果が得られるもの である。 [0077] 従来は、単一パルスを適当な繰り返し周期で生成し、これに位置、振幅、位相等の 変調をすることで通信を行っていた。一方、本発明では、ノ ルスを 1つではなく 2っ以 上セットにし、これを適当な繰り返し周期で生成し、これを連続パルスと呼ぶ。従来の 単一パルスを用いるやり方ではパルスのエンベロープのみで周波数スペクトラムが決 まってしまう為、スペクトラムの周波数特性を制御するには、 Ins以下の短いパルスの エンベロープの形をコントロールする必要があり、実現するのは困難であり得た。しか し、連続パルスを使えば、個々のエンベロープではなぐパルスの間隔、振幅差、位 相差、周波数差を変えることでスペクトラムの周波数特性をコントロールすることがで きる。パルス間隔、振幅差、位相差、周波数差をコントロールすることは容易であり、 連続パルスを用いてスペクトラムの周波数特性を制御することは、実現性が高 、。

[0078] 図 16Aは、本実施例の送信装置の連続パルスコサイン波形信号 1501と従来の単 一パルスコサイン波形信号 1502とのパルス波形時間軸特性を示す図である。図 16 Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図であり、連続パルスコ サイン波形信号 1503と単一ノ ルスコサイン波形信号 1504とを示している。図 16A, 16Bで示す特性が、図 14A, 14Bと異なるのは、連続するパルスのパルス間隔を 1. Onsとした点である。この場合、連続パルスコサイン波形信号 1503の主スペクトラム は、中心周波数 24GHz、帯域約 2. 2GHz@ 10dBとなる。特長は 24GHzの信号発 射を 30dB以上抑圧できる点である。

[0079] 図 17Aは、本実施例の送信装置の連続パルスコサイン波形信号 1601と、従来の 単一パルスコサイン波形信号 1602とのパルス波形時間軸特性を示す図であり、 2ns 〜3nsに存在する 2つの周波数の異なるパルスを重ねた場合の時間軸特性である。 2つの周波数の異なるパルスは、パルスの最初では位相が異なるため、その振幅は 完全ではないが足し合わされる。何周期か経つと位相関係が変化し、振幅が相殺さ れる。また何周期力経つと更に位相関係が変化し、振幅が足し合わされるようになる

[0080] 図 17Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図であり、連続パ ルスコサイン波形信号 1603と単一パルスコサイン波形信号 1604とを示している。図 17A, 17Bで示す特性力 図 14A, 14Bと異なるのは、連続するパルスのパルス間 隔を— 1. Ons、つまり全て重なるようにした点である。この場合、連続パルスコサイン 波形信号 1603の主スペクトラムは、中心周波数 24GHz、帯域約 2. 2GHz@ 10dB となる。特長は 24GHzの信号発射を 30dB以上抑圧できる点である。

[0081] 図 18Aは、本実施例の送信装置の連続パルスコサイン波形信号 1701と、従来の 単一パルスコサイン波形信号 1702とのパルス波形時間軸特性を示す図である。図 1 8Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図であり、連続パルスコ サイン波形信号 1703と単一ノ ルスコサイン波形信号 1704とを示している。図 18A, 18Bで示す特性が、図 17A、図 17Bと異なるのは、連続するパルスのコサイン波形 信号を同一位相とせず、適当な位相差を有するようにした点である。例えば、図 18A , 18Bでは位相差が 30度の場合を示している。

[0082] この場合、単一パルスコサイン波形信号 1704、連続パルスコサイン波形信号 170 3共に主スペクトラムは、中心周波数 24GHz、帯域約 3GHz@ 50dBとする。中心周 波数での電力に対し、 10dB低い電力となる帯域力 単一パルスコサイン波形信号 1 704では 2GHzである。一方、連続パルスコサイン波形信号 1703では 2. 5GHzと広 げることが可能で、使用可能帯域を効率よく利用できる。図 18Aに示す波形も、図 17 Aと同様の理由で、初期位相が異なるため、振幅が相殺される時間が異なり、振幅が 変化する。

[0083] 通常の通信を含めて、通信における周波数帯域の使 、方は、信号を出してよ!、帯 域 (通信帯域)、それに隣接する信号を出してはいけない帯域 (隣接帯域)がある。ま た、通常の通信では最大電力のみ規制されるのに対し、パルス通信独特の規制とし て、送信電力は通信帯域内の最大電力と平均電力の両方で決められる。つまりパル ス通信で最も送信電力を大きくする方法は、通信帯域内に均一に信号を出すことで ある。しかしながら、例えば通常の矩形パルスでは図 18Bの単一パルスコサイン波形 信号 1704の示すように、帯域の両端が落ちてしまい、総電力で数 dB低い電力しか 送れない。これに対し、連続パルスでは連続パルスコサイン波形信号 1703に示すよ うに両端の落ち方を改善して 、るので、総電力を大きくすることができる。

[0084] 図 19Aは、本実施例の送信装置の連続パルスコサイン波形信号 1801と、従来の 単一パルスコサイン波形信号 1802とのパルス波形時間軸特性を示す図である。図 1 9Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図であり、連続パルスコ サイン波形信号 1803と単一ノ ルスコサイン波形信号 1804とを示している。図 19A, 19Bの特性が、図 18A, 18Bと異なるのは、連続するパルスのコサイン波形信号の 位相差を異なる値にした点である。初期位相を制御することでパルスの時間波形、周 波数スペクトラムを任意に制御できる。この場合、単一パルスコサイン波形信号 1804 、連続パルスコサイン波形信号 1803は共に、主スペクトラムは中心周波数 24GHz である。中心周波数での電力に対し、 10dB低い電力となる帯域力 単一パルスコサ イン波形信号 1804では 1. 4GHzである。一方、その帯域が連続パルスコサイン波 形信号 1803では 2. 0GHzと広げることが可能で、使用帯域に効率よく使用すること が可能な点である。

[0085] ここで本発明の連続パルスで隣接帯域をどれだけ抑圧できるかにつ 、て説明する 。例えば図 19Bで隣接帯域が 22. 2GHzとすると、従来の単一パルスでは 22. 5GH zにある山の成分は 24GHzにある山で一意に決まってしまうが、本発明の連続パル スとすることで 22GHzにある山の成分を低く抑えることができる。つまりは、連続パル スとすることで隣接帯域に発生する成分を低くできる。隣接帯域の成分はフィルタで 抑圧する必要があるため、もともと発生する成分が小さ 、ことはフィルタが簡単なもの ですむという大きな効果を得ることができる。以上のように、本発明の連続パルスを用 いることで、メインの信号成分だけでなぐサイドに発生する信号成分も容易にコント ローノレすることがでさる。

[0086] 図 20Aは、本実施例の送信装置の連続パルスコサイン波形信号 1901と、従来の 単一パルスコサイン波形信号 1902とのパルス波形時間軸特性を示す図である。図 2 0Bは、それらの波形信号のパルス波形周波数軸特性を示す図であり、連続パルスコ サイン波形信号 1903と単一ノ ルスコサイン波形信号 1904とを示している。図 20A, 20Bの特性が、図 16A, 16Bと異なるのは、連続するパルスのコサイン波形信号の 位相差を異なる値として中心周波数を変えた点である。この場合、単一ノ レスコサイ ン波形信号 1904の主スペクトラムは、中心周波数 24GHzである。一方、連続パルス コサイン波形信号 1903の主スペクトラムは、中心周波数 23. 45GHzである。このよう に、位相を任意に変化させることで中心周波数を変化させることが可能である。 [0087] 以上の構成のように、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短 、、任 意の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所 望の周波数スペクトラムを有する信号を生成できる。安定したインパルス波形発生特 性を有し、量産性に優れたパルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置 側を小型かつ安価に実現できる。

[0088] (第 3実施例）

図 21Aは、本発明の第 3実施例の送信装置における単一パルス送信部の構成を 示す図である。図 21Bは、同実施例の送信装置の単一パルス送信部における波形 信号を示す図である。本実施例において、第 1実施例と異なるのは、変調連続パル ス信号を、特定のデータ列のときのみパルス間隔を狭めて構成した点である。図 21A において、データ信号はまずデータ並び判定器 3301に入力される。データ並び判 定器 3301はデータ信号中の特定のデータ列を判定する。特定のデータ列としては 例えば、 ' 1 'の連続としてもよい。図 21Bを用いて各信号の概要を説明する。データ 信号は ' 1 '又は' 0'が任意に繰り返される信号である。パルス信号は送信されるパル ス幅を決める信号である。基本的な変調方式として、例えばオン 'オフ'キーイング（ 以下、 OOKと記す)変調の場合で説明する。 OOK変調後、 ' 1 'ではパルスが存在し 、 '0'ではパルスが存在しない。次に、データ並び判定器で' 1 'が 2つ並んでいること を判定した場合、連続する' 1 'では、 2つのノ ルスの位置を寄せる。

[0089] 以上のように、連続する' 1 'といった特定のデータ列において、複数のインパルス 波形を、パルス繰り返し周波数より短い任意の時間間隔で連続して出力する。これに より、複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スペクトラムを有する信号を 生成することができる。安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に優れたパ ルスを用いた送信装置および通信システムの送信装置側を小型かつ安価に実現で きる。

[0090] なお、以上の説明では変調方式として OOK変調を用いた例を示した力 図 21Bに 示すように、 Biphase変調、 PPM変調においても同様の効果が得られる。

[0091] また、以上の説明では特定のデータ列として、 ' 1 'が 2つ連続した場合について説 明した。 ' 1 'が 3つ以上等の場合にパルス位置を寄せるように制御することで、周波 数スペクトラムの制御パラメータを増やしてもよい。これにより自由度の高いスぺクトラ ム制御を行なうことができ、周波数抑圧や帯域制限の機能を高めることができる。

[0092] (第 4実施例）

図 22は、本発明の第 4実施例における受信装置の構成を示すブロック図である。

[0093] 前述の第 1実施例、第 2実施例の送信装置から送信された信号を受信する受信装 置について説明する。

[0094] 図 22において、パルスを用いた通信装置である受信装置は、アンテナ 2001と、帯 域制限部 2002と、周波数変換部 2003とを含む変調パルス受信部と復調部 2004と を備える。アンテナ 2001は送信装置からの連続パルス信号を受信する。帯域制限 部 2002はアンテナ 2001で捕捉した信号の帯域を制限し、所望の信号のみを取り出 す。周波数変換部 2003は帯域制限部 2002を通過した信号の周波数を、デジタル 信号処理可能な信号に変換する。復調部 2004は周波数変換部 2003で変換した信 号を復調しデータ信号が抽出する。

[0095] 各機能につ!、て具体的な構成例につ!、て説明する。

[0096] 図 23Aは、本実施例における受信装置に含まれる周波数変換部の構成を示すブ ロック図である。図 23Bおよび図 23Cは、同周波数変換部における信号イメージを示 す図である。図 23Aは、周波数変換部 2101の対象となる変調方式を、送信装置の 第 1実施例における図 4A, 4Bに示すような 2値 PPMを用 、た場合にっ 、て示す。 本構成は、エンベロープ検波となっており、送信装置といった通信対象である他の装 置より 2値 PPM変調されて送信された信号は、本装置のアンテナ 2001で受信される 。受信信号は、帯域制限フィルタである帯域制限部 2002によって通信帯域外の不 要電波を除去し、周波数変換部 2101の受信信号入力端子 2102に入力される。

[0097] 受信信号入力端子 2102に入力された受信信号は、検波部 2103および LPF210 4によって高周波成分を取り除き、積分処理することによってパルス状信号が再現さ れる。検波部 2103は、例えばダイオードを用いた整流回路によって実現可能である 。図 23Bにおいて、受信信号は 2つの連続するパルスがセットになっている。これを 検波部 2103にて整流する。本実施例の検波出力は半波整流した信号である。なお 、整流方法は半波整流に限定されず、半波倍圧整流や全波整流でもよい。検波出 力は LPF2104にて積分されることにより周波数変換部 2101の出力信号となり、周 波数変換後の受信信号出力端子 2105から出力される。なお、 LPF2104の周波数 特性によって図 23Cに示すように、連続するパルスをそのまま出力信号としてもよ!、。

[0098] 以上のように、送信信号を検波器のような簡単な受信部で復調でき、複数のインパ ルス波形をパルス繰り返し周波数より短 、、任意の時間間隔で連続して出力すること ができる。それにより、この複数のインパルス波形の相関により所望の周波数スぺタト ラムを有する信号を生成できる。安定したインパルス波形発生特性を有し、量産性に 優れたパルスを用いた受信装置および通信システムの受信装置側を小型かつ安価 に実現できる。

[0099] (第 5実施例）

図 24Aは、本発明の第 5実施例における受信装置の周波数変換部の構成を示す ブロック図である。図 24Bは、同受信装置の周波数変換部における信号イメージを示 す図である。本実施例が、第 4実施例と異なるのは、受信復調方式にエンベロープ 検波方式ではなく、同期検波方式を用いて 、る点である。

[0100] 図 24Aに示す周波数変換部 2201の対象となる変調方式として、図 4A, 4Bに示す ような 2値 PPM変調信号を復調する場合について説明する。本構成は同期検波とな つている。第 4実施例のエンベロープ検波とは異なり、周波数変換部 2201内に相関 用連続パルスコサイン波形信号生成部 2203を有する。受信信号入力端子 2202か ら入力された受信信号と相関用連続パルスコサイン波形信号生成部 2203からの相 関信号とを相関器 2204に入力することによって相関させる。この結果を用 、て後述 の復調部における復調処理を行う。これにより、例えばパルスが存在しない部分での ノイズ等による判定誤りを低減することができる。

[0101] 本構成では、 LPF2104を通過した相関器 2204の出力を相関判定部 2205がモ- タリングする。相関判定部 2205が相関用信号と受信信号の時間タイミングのずれを 検出して、相関タイミング調整用の信号を相関用連続パルスコサイン波形信号生成 部 2203にフィードバックする。相関用連続パルスコサイン波形信号生成部 2203は、 この信号を元に相関信号の出力タイミングを変更することで同期を確立する動作を行 う。相関判定部 2205は、周波数変換後の受信信号出力端子 2206へ周波数変換後 の受信信号を出力する。図 24Bにおいて、相関用信号を、 PPMの変調の" 0"、 "1" のいずれの位置に対しても、 2つの連続するパルスが存在するようにする。但し、 "0" ど' 1 "では連続するパルスの位相が 180度反転しており、相関器出力は" 0 "ど' 1 "の 位置によって正、負逆の波形となる。

[0102] 以上の例では受信信号と相関信号のタイミングが一致している、すなわち同期状態 の場合を示した。しかし、受信信号と相関信号には時間関係に関連はないため、何 らかの手段でタイミングを一致させる必要がある。そのため、 LPF2104の出力を相関 判定部 2205に入力する。そして、例えば、信号の積算電力がある一定値以下では タイミング不一致と判断して、相関タイミング調整を相関用連続パルスコサイン波形信 号生成部 2203に指示する。これにより図 24Bに示すようにタイミングが一致した状態 とする。例えばタイミングかずれている場合の信号を図 24Cに示す。ここでは連続す るパルスの一方にし力 4目関信号が一致しておらず、図 24Bと比べると積算電力は半 分となる。なお、これ以上ずれている場合は、相関器 2204の出力には信号は現れな い。

[0103] 以上のように、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短 、、任意の時 間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周 波数スペクトラムを有する信号を生成できる。安定したインパルス波形発生特性を有 し、量産性に優れたパルスを用いた受信装置および通信システムの受信装置側を小 型かつ安価に実現できる。

[0104] (第 6実施例）

図 25Aは、本発明の第 6実施例における受信装置の周波数変換部の構成を示す ブロック図である。図 25Bおよび図 25Cは、同受信装置の周波数変換部における信 号イメージを示す図である。

[0105] 本実施例が、第 4実施例および第 5実施例と異なるのは、受信復調方式にェンベロ ープ検波方式、同期検波方式ではなぐ遅延検波方式を用いている点である。

[0106] 図 25Aに示す周波数変換部 2301の対象となる変調方式として、図 4A, 4Bに示す ような 2値 PPM変調信号を復調する場合について説明する。本構成は遅延検波とな つており、前述の同期検波とは異なり、相関用連続パルスコサイン波形信号生成部 は用いない。代りに、受信信号入力端子 2202から入力された受信信号を、遅延部 2 302を用いて遅延させた相関信号を、相関器 2204に入力する。これによつて受信信 号と相関させ、この結果を用いて後述の復調部における復調処理を行う。この構成に よれば、例えばパルスが存在しな 、部分でのノイズ等による判定誤りを低減すること ができる。

[0107] 図 25Bにおいて、 2値 PPMを遅延検波する場合は、以下の 4つの状態が考えられ る。「状態」とは、遅延検波の方法を意味する。 OOK変調では、 "0"が 1Z2の確率で 存在する。よって" 0"が連続した場合、これに応じた遅延量分だけ遅延量の異なる相 関関係を用いないと相関出力が得られない。その 4つの状態は、（1) "0"連続、（2) " 1"連続、（3) "0"から"1"、（4) "1"から" 0"である。これを判定するために、例えば相 関器 2204と遅延部 2302とを 3系列とする。遅延部 2302の遅延を前述の 4つ状態の 、（1)又は（2)で、（3)で、（4)でというように、 3系列で相関出力が存在する値とする 。信号イメージは相関信号 1〜3となる。これを受信信号と相関させることによって相 関器出力 1〜3が得られる。相関器出力 1は状態 (4)、相関器出力 2は状態（1)又は ( 2)、相関器出力 3は状態 (3)を示す。

[0108] なお、以上の説明では図 4A, 4Bに示すような 2値 PPM変調信号の周波数変換部 および復調部について述べた力 図 5A, 5Bに示すような Biphase変調、図 6A, 6B に示すような PAM変調についても、遅延検波で Biphase変調、 PAM変調の信号を 受信する技術は公知であり、同様に実施可能である。

[0109] 以上のように、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短 、任意の時間 間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により、所望の周 波数スペクトラムを有する信号を生成できる。これにより、安定したインノ ルス波形発 生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通 信システムの受信装置側を小型かつ安価に実現できる。

[0110] (第 7実施例）

図 26Aは、本発明の第 7実施例における受信装置の周波数変換部の構成を示す ブロック図である。図 26Bは、同受信装置の周波数変換部 2401における信号ィメー ジを示す図である。 [0111] 本実施例が、第 4実施例および第 5実施例と異なるのは、連続するパルスコサイン 信号間の波形相関ではなぐ連続するパルスコサイン信号波形の最初のパルス信号 と 2番目のパルス信号の相関を用いている点である。

[0112] 図 26Aに示す周波数変換部 2401の対象となる変調方式として、図 7に示すような 2値 PAM変調信号を復調する場合につ ヽて説明する。受信信号入力端子 2402か ら入力された受信信号と、この受信信号を遅延部 2403により遅延させた信号とを、 比較器 2404に入力し、 2つの信号が同一振幅力否かの判定を行う。比較器 2404は 、周波数変換後の受信信号出力端子 2405へ周波数変換後の受信信号を出力する 。図 26Bにおいて、通常の PAM変調では、信号の有無で" 0"、 "1"の判定を行うた め、例えば信号と雑音の電力比によって、信号の有無を判断する閾値レベルを変化 させることが必要となってくる。

[0113] しかしながら、上記構成であれば 1つ目と 2つ目のパルスの振幅を比較し、振幅の 差を求める。 PAMで差動符号ィ匕することは公知技術であり、例えば、前のパルスに 対して振幅が大きければ "1"、同じであれば" 0"とする。このように、閾値を変化させ る必要はない。共にほぼ同一の時刻にカ卩えられた雑音、つまり、ほぼ等しい雑音の 加わった信号間の振幅を比較するため、雑音の影響を効果的に除去することが可能 である。

[0114] 以上の構成により、複数のインノ ルス波形をパルス繰り返し周波数より短い、任意 の時間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望 の周波数スペクトラムを有する信号を生成できる。よって、安定したインパルス波形発 生特性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通 信システムの受信装置を小型かつ安価に実現できる。

[0115] (第 8実施例）

図 27Aは、本発明の第 8実施例における受信装置の周波数変換部の構成を示す ブロック図である。図 27Bは、同受信装置の周波数変換部 2501における信号ィメー ジを示す図である。

[0116] 本実施例が、第 4実施例〜第 7実施例と異なるのは、連続するパルスコサイン信号 の一方をデータの伝送ではなぐ変調信号を復調するための波形相関用の信号とし て、パルスコサイン信号の一方を用いて 、る点である。

[0117] 本実施例の送信装置は、図 1の構成の連続パルス発生部 101が単一パルス送信 部の機能も有し、変調部 102が単一パルス変調部も有し、周波数変換部 103が単一 パルス周波数変換部の機能も有する。連続パルス発生部 101の単一パルス送信部 は単一パルスを発生する。変調部 102の単一パルス変調部は単一パルスを送信デ ータでパルス位置変調する。周波数変換部 103の単一パルス周波数変換部は変調 部 102からの変調された単一パルスを周波数変換する。単一パルス周波数変換部 の出力は帯域制限部 104に入力される。また、本実施例の受信装置は、図 22の構 成の周波数変換部 2003が、 2つの信号を受信可能な 2信号受信部（図示せず)を構 成している。 2信号受信部は、受信信号と相関信号とを出力し、これらの出力は、図 2 7Aの受信信号入力端子 2502と相関信号入力端子 2503とに入力される。

[0118] 図 27Aに示す周波数変換部 2501の対象となる変調方式として、 2値 PPM変調信 号を復調する場合について説明する。受信装置は、 PPM変調された受信信号と、 P PM変調されたパルス変調位置に応じて複数のパルスが連続して構成された相関信 号とを受信し、それぞれを周波数変換部 2501に入力する。この際、受信信号を受信 信号入力端子 2502から相関器 2504に入力し、相関信号を相関信号入力端子 250 3から相関器 2504に入力し、 LPF2505で積分することによって判定を行う。 LPF25 05は、周波数変換後の受信信号出力端子 2506へ周波数変換後の受信信号を出 力する。 PPM変調された信号を例えば遅延検波すると、相関信号の波形は全て同 一の位相となる。 "0"、 "1"の判定は信号の有無と、 "0"および" 1"を示すパルス位置 に信号が同時に存在しないことをもとに判定を行う。このため、信号判定の基準となる 閾値電圧の決定回路や、 "0"および" 1"に存在する信号と、雑音等によって誤って 検出された誤検出信号の批准回路が複雑となる。

[0119] し力しながら、図 27Bに示す各波形のように、上記構成であれば PPM変調された 受信信号の各パルス位置に対応して相関用のパルスが送信されて ヽるため、必ず相 関器 2504は相関出力を生成することができる。ここで相関用パルスは送信側が生成 するため、変調するパルスの位置は固定であっても、あるいは、例えばランダムに変 更しても、受信側で相関することが可能である。更に、 1つ目と 2つ目のパルスの位相 を異なるものとすれば、図 27Bに示すように" 0"および" 1"を示すパルス位置の相関 波形は位相が異なるため、閾値電圧は OVとなる。各信号のピーク電圧を維持するだ けで所望信号の電圧値が支配的になるため、誤検出信号の影響は簡単に抑圧する ことができる。

[0120] 以上のように、複数のインパルス波形をパルス繰り返し周波数より短 、、任意の時 間間隔で連続して出力することで、この複数のインパルス波形の相関により所望の周 波数スペクトラムを有する信号を生成できる。よって、安定したインパルス波形発生特 性を有し、量産性に優れたパルスを用いた通信装置である受信装置および通信シス テムの受信装置を小型かつ安価に実現できる。

[0121] (第 9実施例）

図 28は、本発明の第 1実施例〜第 8実施例における連続パルスをもちいた送信装 置および受信装置を搭載した通信システムの一例である。

[0122] 図 28において、ホームサーバ 3101は、ノ レス通信によって放送コンテンツをテレ ビ（TV) 3102に供給する。パーソナルコンピュータ（PC) 3103、 3104は相互に狭 帯域の無線システムで通信を行って 、る。

[0123] 狭帯域通信を行っている PC3103、 3104にとつて、ホームサーバ 3101と TV310 2とが行うパルス通信の信号は妨害波である。図 12A, 12Bに示す例で説明する。 2 3. 2GHzを中心周波数とする狭帯域通信がある場合、従来の単一パルスコサイン波 形を用いた場合と、本発明の連続パルスコサイン波形を用いた場合では狭帯域通信 に与える電力は約 20dBの差がある。狭帯域通信の中心周波数が 23. 8GHzであれ ば、約 50dBの差がある。その影響は大きく異なる。

[0124] なお、前述とは逆に、 PC3103、 3104間の狭帯域通信の信号は、ホームサーバ 3 101と TV3102とのパルス通信の妨害波である。この場合、複数の連続するパルス の中で狭帯域通信信号との波形相関の低いパルスに情報を与えることによって影響 を低減することができる。

[0125] 以上の無線システムでは、第 1実施例〜第 8実施例の連続パルスをもちいた送信 装置および受信装置を用いることで、簡単な構成で、安価にパルス通信システムを 実現できる。 [0126] (第 10実施例）

図 29Aは、本発明の第 10実施例における通信システムの構成を示す模式図であ る。図 29Bは、同通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。図 29Cお よび図 29Dは、同通信システムにおける信号イメージを示す図であり、送信パルス波 形 3215、受信パルス波形 3216を示している。具体的には、本実施例の通信システ ムは、本発明の第 1実施例〜第 8実施例における連続パルスをもちいた送信装置お よび受信装置を搭載して通信し、距離を測定する測距システムを構成する通信シス テムの一例である。

[0127] 図 29Aにおいて、第 1移動体 3201と第 2移動体 3202とは共に移動している。第 1 移動体は送信装置（図示せず)と、この送信装置が送信し他の物体に当たって反射 した信号を受信する受信装置 (図示せず)を備えることで通信を行い、第 1移動体 32 01が第 2移動体 3202までの距離を測るシステムの例を示している。測距エリア 3203 は、第 1移動体が測距可能な範囲である。

[0128] 図 29A、 29Bを用いて、本実施例の通信システムにおける測距動作を説明する。

第 1移動体 3201の送信装置力も発射されたパルス信号は第 2移動体 3202に到達、 反射して再び第 1移動体 3201に戻ってくる。戻ってきた信号は、第 1移動体 3201の 受信装置の受信アンテナ 3210で受信され、受信高周波部 3211で周波数変換され 、ノ ルス波形が得られる。

[0129] 得られたパルス波形の受信時刻と発射したパルスの送信時刻情報とをもとに、フラ イングタイム算出部 3212でその時間差を算出し、電波の伝搬速度で換算することに よって距離情報とする。しかしながら図 29Cに示すように、送信パルス波形 3213を矩 形波としても、送信装置および受信装置内での ICやアンテナの周波数帯域制限や 雑音の付加、第 2移動体 3202からの反射時の散乱、受信時のマルチパス成分や、 他の電子機器力もの干渉波によって変形した受信パルス波形 3214となる。

[0130] 従来は、この変形した波形のピーク付近を判定点として受信パルス到達時刻として いたため、波形変形の時間変化も加わって、時刻があいまいになりやすく正確な距 離測定が困難であった。また、これを解決する方法としては、パルス幅を狭くするしか なぐ回路実現が非常に困難であった。これに対し、図 29Dに示す連続パルス波形 を用いた方法では、連続するパルスの間に第 1の判定点、従来どおりの波形ピーク 付近を第 2の判定点とすることで、時刻決定のポイントを複数にすることが可能である

。これにより、測定精度が向上し、より正確な距離測定が可能となる。

[0131] なお、第 1の判定点は、連続するパルスの間隔を狭くすることにより、非常に短い時 間だけノ ルスが存在しないこととなるため、短パルスを用いた場合の、測定用パルス を短パルス化するのと同様の効果が得られる。

[0132] 以上、本実施例の通信システムである測距システムでは、第 1実施例〜第 8実施例 の連続パルスをもち ヽた送信装置および受信装置を用いることで、簡単な構成で、 安価にパルス測距システムである通信システムを実現できる。

[0133] なお、第 1実施例〜第 10実施例では、通信が無線の場合について説明したが、本 発明はこれに限定されることなぐ同軸ケーブル、導波管、光ファイバ一などの有線 であっても同様の効果を有する。

産業上の利用可能性

[0134] 以上のように、本発明は、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生さ せ伝送信号として用いる。これにより、周波数スペクトラムの周波数帯域を任意に変 化させることが可能である。また帯域内にヌル点を作ることができる。これらの特性に より、他システムへの影響を少なくできるという効果を有する送信装置を提供すること ができる。また、複数のインパルス波形を任意の時間間隔で続けて発生する連続パ ルスを用いて送信された信号を、受信復調して送信データを受け取ることができると いう効果を有する受信装置を提供することができる。さらに、それらを組み合わせた 通信システムを提供することができる。主としてマイクロ波、ミリ波を用いたパルス無線 における送信装置、受信装置およびそれらを用いた通信システム等として有用であ る。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より短い、任意の時間間隔で連続し て発生する連続パルス発生部と、

前記連続パルス発生部で発生した連続パルスを送信データで変調する変調部と、 前記変調部で変調した変調パルスを出力する出力部と、を含む送信装置。

[2] 前記連続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス間隔を、前記連 続パルス発生部が発生する複数のインパルス波形のパルス幅より短く設定する請求 項 1記載の送信装置。

[3] 前記連続パルス発生部は、発生する前記インパルス波形に、立上り遅延と立下り遅 延との少なくとも一方を有する請求項 1記載の送信装置。

[4] 前記変調部で変調した変調パルスの周波数を変換する周波数変換部を含み、 前記周波数変換部が変換する周波数は、任意に選択可能であり、

前記出力部は、前記周波数変換部が変換した変換後の変調パルスを出力する請求 項 1記載の送信装置。

[5] 前記連続パルス発生部で発生した連続パルスの周波数を変換する周波数変換部を 含み、

前記周波数変換部が変換する周波数は、任意に選択可能であり、

前記変調部は、前記周波数変換部が変換した変換後の連続パルスを変調する請求 項 1記載の送信装置。

[6] 前記連続パルス発生部が発生するインパルス波形の電力は、任意に設定可能であ る請求項 1記載の送信装置。

[7] 前記連続パルス発生部が、特定の送信データ信号の場合のみ、複数のインパルス 波形を出力する請求項 1記載の送信装置。

[8] 請求項 1乃至請求項 7の ヽずれかに記載の送信装置から送信された変調パルスを受 信する変調パルス受信部と、

前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して、送信データを受け取る復 調部と、を含む受信装置。

[9] 送信装置が、複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より短 、任意の時間 間隔で、連続して発生し、発生した連続パルスを、送信データで変調して送信した変 調パルスを受信する変調パルス受信部と、

前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復 調部と、を含み、

前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位相変調された信 号を復調する復調部であって、

1つ目のパルスをリファレンスとして 2つ目以降のパルスの位相の変化を判定して復 調する受信装置。

[10] 送信装置が、複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より短い任意の時間 間隔で、連続して発生し、発生した連続パルスを、送信データで変調して送信した変 調パルスを受信する変調パルス受信部と、

前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復 調部と、を含み、

前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス振幅変調された信 号を復調する復調部であって、

1つ目のパルスをリファレンスとして 2つ目以降のパルスの振幅の大小を判定して復 調する受信装置。

[11] 送信装置が、複数のインパルス波形を、パルス列繰り返し周期より短い任意の時間 間隔で、連続して発生し、発生した連続パルスを、送信データで変調して送信した変 調パルスを受信する変調パルス受信部と、

前記変調パルス受信部で受信した変調パルスを復調して送信データを受け取る復 調部と、を含み、

前記復調部は、複数の連続するインパルス波形を組にしてパルス位置変調された信 号を復調する復調部であって、

1つ目のパルスをリファレンスとして 2つ目以降のパルスの位置の変化を判定して復 調する受信装置。

[12] 単一パルスを発生し、前記送信データでパルス位置変調して、出力する単一パルス 送信部をさらに含み、 前記連続パルス発生部が発生する連続パルスは、複数の位相が異なるパルスを連 続させたものであって、

前記変調部では、前記連続パルス発生部で発生した連続パルスを変調せずに、前 記出力部に入力する請求項 1記載の送信装置。

[13] 前記単一パルス送信部が出力するパルス位置変調信号と前記連続パルスとを共に、 同じ時間だけ任意の時間分、適宜位置を変化させる請求項 12記載の送信装置。

[14] 請求項 12または請求項 13記載の送信装置力も送信された信号を受信する受信装 置であって、

前記単一パルス送信部から出力されたパルス位置変調信号と、前記連続信号とを受 信する 2信号受信部と、

前記 2信号受信部で受信した 2つの信号を乗じることでパルス位置によって相関信号 を正、負異なる位相の信号に変換して情報を判定する相関判定部と、を含む受信装 置。

[15] 請求項 1乃至請求項 7のいずれかに記載の送信装置と、請求項 8乃至請求項 11の いずれかに記載の受信装置と、を含む通信システム。

[16] 請求項 12または請求項 13に記載の送信装置と、請求項 14記載の受信装置と、を含 む通信システム。