(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力する遅延時間制御部と、
前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ遅く第２のデータ信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、
前記第１から第３のマッチドフィルタの出力を加算する加算部と、
該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部と
を具備することを特徴とする超広帯域無線送信機。
【請求項２】
前記基準信号及び前記第１のデータ信号並びに前記第２のデータ信号が、複数の周期パルスよりなるパターン信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の超広帯域無線送信機。
【請求項３】
前記加算信号の入力を受けて、該加算信号を増幅し、該増幅信号を前記アンテナ部へ出力する増幅部をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の超広帯域無線送信機。
【請求項４】
電波信号を受信し、第１のマッチドフィルタ及び第２のマッチドフィルタに出力するアンテナ部と、
前記アンテナ部からの信号を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、
前記アンテナ部からの信号を受けて、データ信号を検出すると、第２の出力信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、
前記第１、第２のマッチドフィルタから、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号のいずれが先に出力されたかを検出して、該検出結果を出力する遅延時間測定部と、
該検出結果を受けて、前記データ信号が２値論理レベルの第１のレベルか、第２のレベルかを判定するデータ判定部と
を具備することを特徴とする超広帯域無線受信機。
【請求項５】
前記基準信号及び前記データ信号が、複数の周期パルスよりなる所定のパターン信号である
ことを特徴とする請求項４に記載の超広帯域無線受信機。
【請求項６】
前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力する増幅部をさらに具備する
ことを特徴とする請求項４に記載の超広帯域無線送信機。
【請求項７】
前記遅延時間測定部は、
前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出する第１の回路と、
前記第２の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出する第２の回路と、
を具備することを特徴とする請求項４に記載の超広帯域無線送信機。
【請求項８】
前記遅延時間測定部は、
前記第１の出力信号を受けてセットする第１のラッチ部と、
前記第２の出力信号を受けてセットする第２のラッチ部と、
前記第１の出力信号を受けて、前記第２の出力信号を読み込む第１の記憶部と、
前記第２の出力信号を受けて、前記第１の出力信号を読み込む第２の記憶部と、
前記第１または前記第２のラッチ部がセットされたことを受けて、リセット信号を出力するリセット部と
をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の超広帯域無線送信機。
【請求項９】
周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、第１、第２の送信データが２値論理レベルの第１のレベルの時、該周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、前記第１の送信データが２値論理レベルの第１のレベルであって、前記第２の送信データが２値論理レベルの第２のレベルの時、該周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力し、前記第１の送信データが２値論理レベルの第２のレベルであって、前記第２の送信データが２値論理レベルの第１のレベルの時、該周期パルスを第４のマッチドフィルタに出力し、前記第１、第２の送信データが２値論理レベルの第２のレベルの時、該周期パルスを第５のマッチドフィルタに出力する遅延時間制御部と、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記第２のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記第３のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第４のマッチドフィルタと、
前記周期パルスが入力されると、前記第４のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第５のマッチドフィルタと、
前記第１から第５のマッチドフィルタの出力を加算する加算部と、
該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部と
を具備することを特徴とする超広帯域無線送信機。
【請求項１０】
電波信号を受信し、第１から第５のマッチドフィルタに出力するアンテナ部と、
前記アンテナ部からの信号を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、
該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第１のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第２の出力信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、
該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第２のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第３の出力信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、
該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第３のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第４の出力信号を出力する前記第４のマッチドフィルタと、
該信号の入力を受けて、データ信号を検出すると、第５の出力信号を出力する前記第５のマッチドフィルタと、
前記第５の出力信号が前記第１から第４の出力信号のいずれより先に入力されたかを検出して、該検出結果を出力する遅延時間測定部と、
該検出結果を受けて、前記データ信号が、２値論理レベルの第１のレベルと第１のレベルの組であるか、前記第１のレベルと前記第２のレベルの組であるか、前記第２のレベルと前記第１のレベルの組であるか、前記第２のレベルと前記第２のレベルの組であるかを判定するデータ判定部と
を具備することを特徴とする超広帯域無線受信機。
【請求項１１】
超広帯域無線送信機側において、
遅延時間制御部が、周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力し、前記第１のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力し、
前記第２のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号を出力し、
前記第３のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ遅く第２のデータ信号を出力し、
加算部が、第１から第３のマッチドフィルタの出力を加算し、
アンテナ部が、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射し、
超広帯域無線受信機側において、
アンテナ部が、前記加算信号を受信すると、第４のマッチドフィルタ及び第５のマッチドフィルタに該加算信号信号を出力し、
前記第４のマッチドフィルタが、該信号の入力を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力し、
前記第５のマッチドフィルタが、該信号の入力を受けて、データ信号を検出すると、第２の出力信号を出力し、
遅延時間測定部が、前記第４、第５のマッチドフィルタから、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号のいずれが先に出力されたかを検出して、該検出結果を出力し、
データ判定部が、該検出結果を受けて、前記データ信号が２値論理レベルの第１のレベルか、第２のレベルかを判定する
ことを特徴とする超広帯域無線通信方法。
【請求項１２】
前記基準信号及び前記第１のデータ信号並びに前記第２のデータ信号が、複数の周期パルスよりなるパターン信号である
ことを特徴とする請求項１１に記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１３】
超広帯域無線送信機側において、
増幅部が、前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力する
ことを特徴とする請求項１１に記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１４】
超広帯域無線受信機側において、
増幅部が、前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力する
ことを特徴とする請求項１１に記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１５】
前記遅延時間測定部が、第１、第２の回路をさらに有し、前記第１の回路が、前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出し、
前記第１の回路が、前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１６】
前記遅延時間測定部が、第１、第２のラッチ部及び第１、第２の記憶部並びにリセット回路を有し、
前記第１のラッチ部が、前記第１の出力信号を受けてセットし、
前記第２のラッチ部が、前記第２の出力信号を受けてセットし、
前記第１の記憶部が、前記第１の出力信号を受けて、前記第２の出力信号を読み込み、
前記第２の記憶部が、前記第２の出力信号を受けて、前記第１の出力信号を読み込み、
前記リセット部が、前記第１または前記第２のラッチ部がセットされたことを受けて、リセット信号を出力する
ことを特徴とする請求項１５に記載の超広帯域無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）を用いた超広帯域無線送信機及び超広帯域無線受信機並びに超広帯域無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトル拡散通信の新しいデータ通信方式として、データを１ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して、搬送波を使わずにパルスにデータを重畳させて送受信を行う超広帯域無線通信方式が注目されている。それぞれの周波数帯に送信されるデータはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがなく、消費電力も少ないといった利点がある。
【０００３】
超広帯域無線通信方式は、一般に各ビットに対して所定数のインパスルを送信する繰り返し符号を用いている（非特許文献１を参照）。図３２にその時間フォーマットの例を示す。時間周期Ｔ毎に時間を区切ることで、図３２の点線部分に示す基準時点を定める。そして、この点線で示す基準時点から擬似ランダム時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）だけ離れた時間において、パルスを送信する。
図３３は、基準時点から時間Ｔ１だけ離れた時間において生成されたパルスの拡大図を示す。送信機は、データ１を送信する場合、擬似ランダム時間Ｔ１にパルスを送信し、データ０を送信する場合、Ｔ１＋ＴＳ（ＴＳは予め決められた時間である）にパルスを送信する。
受信機は、図３４に示すように、基準時点から時間Ｔ１だけ離れた時間においてパルスを受信した場合、データ１を復調し、時間Ｔ１＋ＴＳだけ離れた時間においてパルスを受信した場合、データ０を復調する。
【０００４】
図３５は、受信機において、上述のデータ復調を行う復調回路の構成を示すブロック図である。この復調回路は、図３６に示す参照信号を所定の時間に生成する。すなわち、時間Ｔ１後に正のパルスを生成し、さらにＴＳ後に負のパルスを生成する。復調回路は、受信信号と参照信号とを乗算器によって乗算する。図３７、図３８にその乗算出力信号を示す。図３７に示すように、パルスが正であればデータ１であり、図３８に示すように、パルスが負であればデータ０である。通常、１のインパスルのみに信号を付加させてデータ通信を行う場合、パルスが雑音の影響受けて、データの信頼性が低下するので、これを防ぐために複数のパルスを加算させる。
【０００５】
図３９に複数のパルスを加算した場合の受信機の構成図を示す。送信機が、図３２に示す擬似ランダム時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４でパルスを送信し、受信機は、図４０に示す参照信号を用いて、受信した受信信号と参照信号とを乗算する。乗算した乗算出力信号は、加算器において累算され、出力として判定器に入力される。図４１に、データ１の場合の出力の値の時間変化を示す。データ１の場合、時間がたつと加算器は、乗算信号出力値を参照信号のＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４時点で順次加算していくので、出力は増加していく。一方、図４２に示すように、データ０の場合、乗算信号出力値を参照信号のＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４時点で順次加算していくと、出力は減少していく。この出力の値を平均し、所定の閾値と比較することでデータを判定する。
以上説明した動作により、データの復調が行われる。
【０００６】
【非特許文献１】
山本  尚武、大槻  知明  Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅｄ  Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒａｄｉｏ（ＩＴＵ−ＵＷＢ−ＩＲ）方式の特性評価  電子情報通信学会  信学技報  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ＩＥＩＧＥ．ｐｐ．２５−３０  ＲＣＳ２００２−５５（２００２−０５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の方式によって信号判定を行う場合、以下のような問題がある。まず送信機は、上述のＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の擬似ランダム時間を正確に生成する必要がある。例えば、クロック周期を５ＧＨｚとすると、５ＧＨｚで動作可能なデジタル回路のカウンタが必要となる。このカウンタを常に動作させる場合、消費電力の増加が大きな問題となる。
また、仮に送信器が正確な時間で信号生成できたとした場合、受信器は、周期Ｔの信号フォーマットの推定劣化による伝搬性能劣化を防ぐために、この時間フォーマットをなんらかの方法で正確に推定する必要がある。
【０００８】
また、上述の方式は、マルチパスに弱いといった問題点がある。図４３に、マルチパスが発生した場合の例を示す。図４３において、送信機から送信された信号が、２つの伝搬経路を通ってそれぞれ受信機に受信された場合、伝搬経路差によって２つの信号間に信号の遅延差Ｔｄが生じる。例えば、直接受信された信号と、室内の壁等の物体から反射されて受信された信号の遅延時間がＴｄ＝０．２ｎｓｅｃとすると、その伝搬路差は６ｃｍである。室内などの閉空間に置いては、この伝搬路差でのマルチパスが発生する可能性が高いといった問題点がある。図４４に、データ１でマルチパスが発生した場合の受信信号を示す。データ１の場合、基準時点からＴ１＋ＴＳ時間離れたマルチパスによる受信信号が現れる。図４５に示すように、この受信信号が上述の参照信号と乗算器によって乗算された場合、乗算出力信号の正負の面積が同一の値となるため、加算器出力は０となる。このため、データが無いと誤認識され、データ１を復調することができないといった問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、消費電力の低い低速のデジタル回路によって、超広域帯無線通信を行うことができるとともに、マルチパスの影響を抑制することができる超広帯域無線送信機及び超広帯域無線受信機並びに超広帯域無線通信方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項１に記載の発明は、周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力する遅延時間制御部と、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ遅く第２のデータ信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、前記第１から第３のマッチドフィルタの出力を加算する加算部と、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部とを具備することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基準信号及び前記第１のデータ信号並びに前記第２のデータ信号が、複数の周期パルスよりなるパターン信号であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加算信号の入力を受けて、該加算信号を増幅し、該増幅信号を前記アンテナ部へ出力する増幅部をさらに具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、電波信号を受信し、第１のマッチドフィルタ及び第２のマッチドフィルタに出力するアンテナ部と、前記アンテナ部からの信号を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、前記アンテナ部からの信号を受けて、データ信号を検出すると、第２の出力信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、前記第１、第２のマッチドフィルタから、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号のいずれが先に出力されたかを検出して、該検出結果を出力する遅延時間測定部と、該検出結果を受けて、前記データ信号が２値論理レベルの第１のレベルか、第２のレベルかを判定するデータ判定部とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記基準信号及び前記データ信号が、複数の周期パルスよりなる所定のパターン信号であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力する増幅部をさらに具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、リセット部前記遅延時間測定部は、前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出する第１の回路と、前記第２の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出する第２の回路とを具備することを特徴とする
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記遅延時間測定部は、前記第１の出力信号を受けてセットする第１のラッチ部と、前記第２の出力信号を受けてセットする第２のラッチ部と、前記第１の出力信号を受けて、前記第２の出力信号を読み込む第１の記憶部と、前記第２の出力信号を受けて、前記第１の出力信号を読み込む第２の記憶部と、前記第１または前記第２のラッチ部がセットされたことを受けて、リセット信号を出力するとをさらに具備することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、第１、第２の送信データが２値論理レベルの第１のレベルの時、該周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、前記第１の送信データが２値論理レベルの第１のレベルであって、前記第２の送信データが２値論理レベルの第２のレベルの時、該周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力し、前記第１の送信データが２値論理レベルの第２のレベルであって、前記第２の送信データが２値論理レベルの第１のレベルの時、該周期パルスを第４のマッチドフィルタに出力し、前記第１、第２の送信データが２値論理レベルの第２のレベルの時、該周期パルスを第５のマッチドフィルタに出力する遅延時間制御部と、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記第２のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記第３のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第４のマッチドフィルタと、前記周期パルスが入力されると、前記第４のマッチドフィルタより所定の時間だけ早くデータ信号を出力する前記第５のマッチドフィルタと、前記第１から第５のマッチドフィルタの出力を加算する加算部と、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射するアンテナ部とを具備することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、電波信号を受信し、第１から第５のマッチドフィルタに出力するアンテナ部と、前記アンテナ部からの信号を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力する前記第１のマッチドフィルタと、該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第１のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第２の出力信号を出力する前記第２のマッチドフィルタと、該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第２のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第３の出力信号を出力する前記第３のマッチドフィルタと、該信号の入力を受けて、前記基準信号を検出すると、前記第３のマッチドフィルタより所定の時間だけ早く第４の出力信号を出力する前記第４のマッチドフィルタと、該信号の入力を受けて、データ信号を検出すると、第５の出力信号を出力する前記第５のマッチドフィルタと、前記第５の出力信号が前記第１から第４の出力信号のいずれより先に入力されたかを検出して、該検出結果を出力する遅延時間測定部と、該検出結果を受けて、前記データ信号が、２値論理レベルの第１のレベルと第１のレベルの組であるか、前記第１のレベルと前記第２のレベルの組であるか、前記第２のレベルと前記第１のレベルの組であるか、前記第２のレベルと前記第２のレベルの組であるかを判定するデータ判定部とを具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、超広帯域無線送信機側において、遅延時間制御部が、周期パルスを生成し、該周期パルスを第１のマッチドフィルタに入力するとともに、送信データが２値論理レベルの第１のレベルのとき、前記周期パルスを第２のマッチドフィルタに出力し、送信データが２値論理レベルの第２のレベルのとき、前記周期パルスを第３のマッチドフィルタに出力し、前記第１のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力し、前記第２のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号を出力し、前記第３のマッチドフィルタが、前記周期パルスが入力されると、前記基準信号より所定の時間だけ遅く第２のデータ信号を出力し、加算部が、第１から第３のマッチドフィルタの出力を加算し、アンテナ部が、該加算信号の入力を受けて、該加算信号を空中放射し、超広帯域無線受信機側において、アンテナ部が、前記加算信号を受信すると、第４のマッチドフィルタ及び第５のマッチドフィルタに該加算信号信号を出力し、前記第４のマッチドフィルタが、該信号の入力を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると、第１の出力信号を出力し、前記第５のマッチドフィルタが、該信号の入力を受けて、データ信号を検出すると、第２の出力信号を出力し、遅延時間測定部が、前記第４、第５のマッチドフィルタから、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号のいずれが先に出力されたかを検出して、該検出結果を出力し、データ判定部が、該検出結果を受けて、前記データ信号が２値論理レベルの第１のレベルか、第２のレベルかを判定することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記基準信号及び前記第１のデータ信号並びに前記第２のデータ信号が、複数の周期パルスよりなるパターン信号であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、超広帯域無線送信機側において、増幅部が、前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、超広帯域無線受信機側において、増幅部が、前記アンテナ部が出力した信号を増幅し、前記第１、第２のマッチドフィルタへ出力することを特徴とする。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記遅延時間測定部が、第１、第２の回路をさらに有し、前記第１の回路が、前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出し、前記第１の回路が、前記第１の出力信号を受けて、該信号の２乗値又は絶対値を算出することを特徴とする。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記遅延時間測定部が、第１、第２のラッチ部及び第１、第２の記憶部並びにリセット回路を有し、前記第１のラッチ部が、前記第１の出力信号を受けてセットし、前記第２のラッチ部が、前記第２の出力信号を受けてセットし、前記第１の記憶部が、前記第１の出力信号を受けて、前記第２の出力信号を読み込み、前記第２の記憶部が、前記第２の出力信号を受けて、前記第１の出力信号を読み込み、前記リセット部が、前記第１または前記第２のラッチ部がセットされたことを受けて、リセット信号を出力することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の超広帯域無線送受信機の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線送信機は、マッチドフィルタ１、マッチドフィルタ２、マッチドフィルタ３、遅延制御器４、加算器５、パワーアンプ（以下、ＰＡとする）６、アンテナ７からなる。
【００２７】
図２は、遅延制御器４の構成を示す構成図である。遅延制御器４は、ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ４と、ＮＯＴ回路Ｎ１とからなる。図３に示すように、ＮＯＴ回路Ｎ１は、水晶発振子（図示せず）が生成する１００ＭＨｚのクロックＣＬＫの入力を受けてＮＯＴ出力をＡＮＤ回路Ａ１に送出する。ＡＮＤ回路Ａ１は、クロック及びＮＯＴ出力の入力を受けて信号の論理積を算出し、ＡＮＤ出力としてパルスを生成する。このとき、例えば図３に示すように、パルスの時間幅は０．１ｎｓｅｃ程度となる。
ＡＮＤ回路Ａ２は、このパルスの入力と、入力１の論理積を算出し、出力信号Ｋ１をマッチドフィルタ１に送出する。ＡＮＤ回路Ａ３は、このパルスの入力と、送信データが１であれば入力１、送信データが０であれば入力０との論理積を算出し、出力信号Ｋ２をマッチドフィルタ２に送出する。また、ＡＮＤ回路Ａ４は、このパルスの入力と、送信データが１であれば入力０、送信データが０であれば入力１との論理積を算出し、出力信号Ｋ３をマッチドフィルタ３に送出する。
すなわち、送信されるデータが１の場合、マッチドフィルタ１とマッチドフィルタ２に出力信号Ｋ１、Ｋ２が送出され、送信されるデータが０の場合、マッチドフィルタ１とマッチドフィルタ３に出力信号Ｋ１、Ｋ３が送出される。
【００２８】
図４は、マッチドフィルタ１〜３と加算器５の構成を示す構成図である。マッチドフィルタ１〜３は、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）マッチドフィルタであって、マッチドフィルタ１は、入力された信号Ｋ１に対して、図５に示す４つのパルスからなる基準信号を加算器５に出力する。図４、図５に示すように、マッチドフィルタ１のくし型電力の配置パターンは、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４だけ離れた時間において、正負のパルスが現れる信号パターンと対応する構造となっており、この構造によって、拡散符号ＰＮ０が規定されている。
マッチドフィルタ２、３は、マッチドフィルタ１と同様に、ＳＡＷマッチドフィルタであって、図６に示す４つのパルスからなるデータ信号を加算器５に出力する。図４、図６に示すように、マッチドフィルタ２、３のくし型電力の配置パターンは、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４だけ離れた時間において、正負のパルスが現れる信号パターンと対応する構造となっており、この構造によって、拡散符号ＰＮ１が規定されている。
【００２９】
加算器５は、上記基準信号及びデータ信号を受けて、これら信号を加算する加算器回路であって、ＰＡ６に加算信号を出力する。
ＰＡ６は、入力される加算信号の信号レベルを増幅させる増幅回路であって、アンテナ７に増幅信号を出力する。
アンテナ７は、入力された増幅信号を電波として放射する。
【００３０】
図７は、本実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線受信機は、マッチドフィルタ１０、マッチドフィルタ１１、遅延時間測定器１２、データ判定器１３、ＰＡ１４、アンテナ１５からなる。
【００３１】
アンテナ１５は電波信号を受信して、ＰＡ１４に出力する。
ＰＡ１４は、入力される受信信号の信号レベルを増幅させる増幅回路であって、マッチドフィルタ１０、１１に増幅信号を出力する。
【００３２】
図８は、マッチドフィルタ１０、１１の構成を示す構成図である。マッチドフィルタ１０、１１は、上述のマッチドフィルタ１〜３と同様のＳＡＷマッチドフィルタであって、マッチドフィルタ１０は、入力された増幅信号に対して、図５に示す４つのパルスからなる基準信号の信号パターンと共鳴して、所定のパルスを遅延時間測定器１２に出力する。マッチドフィルタ１０のくし型電力の配置パターンは、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４だけ離れた時間において、正負のパルスが現れる信号パターンと共鳴する構造となっており、この構造によって、拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散符号を検出し、出力信号Ｓ１を出力する。マッチドフィルタ１１は、マッチドフィルタ１０と同様に、入力された増幅信号に対して、図６に示す４つのパルスからなるデータ信号の信号パターンと共鳴して、所定のパルスを遅延時間測定器１２に出力する。マッチドフィルタ１１のくし型電力の配置パターンは、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４だけ離れた時間において、正負のパルスが現れる信号パターンと共鳴する構造となっており、この構造によって、拡散符号ＰＮ１で拡散された拡散符号を検出し、出力信号Ｓ２を出力する。
【００３３】
遅延時間測定器１２は、図９、１０に示すラッチ回路Ｒ１、Ｒ２、２乗ｏｒ絶対値回路Ｚ１、Ｚ２及び図１１、１２に示すＤ−ＦＦ回路Ｆ１、Ｆ２、図１３、１４に示すクリア回路からなる。
２乗ｏｒ絶対値回路Ｚ１は入力信号Ｓ１を受けて、入力信号Ｓ１の２乗値または絶対値を算出し、ラッチ回路Ｒ１に出力する。ラッチ回路Ｒ１は信号Ｓ１の２乗値又は絶対値の入力を受けて、この信号の立ち上がりを検出すると、ラッチ出力ＳＤ１を出力する。
また２乗ｏｒ絶対値回路Ｚ２は、２乗ｏｒ絶対値回路Ｚ１と同様に入力信号Ｓ２の２乗値または絶対値を算出し、ラッチ回路Ｒ２に出力する。ラッチ回路Ｒ２は、ラッチ回路Ｒ１と同様に、信号Ｓ２の２乗値又は絶対値の入力を受けて、この信号の立ち上がりを検出すると、ラッチ出力ＳＤ２を出力する。
【００３４】
Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１は、ラッチ出力ＳＤ１がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ２がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ１として出力する。
Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２は、ラッチ出力ＳＤ２がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ２として出力する。
【００３５】
図１３は、上述したラッチ回路Ｒ１、Ｒ２及びＤ−ＦＦ回路Ｆ１、Ｆ２に示すクリア回路の前段の構成を示し、図１４は、クリア回路の後段の構成を示す。クリア回路前段部分は、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１０〜Ｆ１２、Ｆ２０〜Ｆ２２からなる。Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１０は、ラッチ出力ＳＤ１がＤ端子に、水晶発振子（図示せず）が生成する２００ＭＨｚのクロックＣＬＫ２がＣＬＫＰ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＰ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ１０として出力する。同様に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２０は、ラッチ出力ＳＤ１がＤ端子に、ＣＬＫ２がＣＬＫＮ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＮ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ４０として出力する。
【００３６】
Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１１は、出力信号Ｑ１０がＤ端子に、ＣＬＫ２がＣＬＫＮ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＮ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ２０として出力する。同様に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２１は、出力信号Ｑ４０がＤ端子に、ＣＬＫ２がＣＬＫＰ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＰ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ５０として出力する。
【００３７】
Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１２は、出力信号Ｑ２０がＤ端子に、ＣＬＫ２がＣＬＫＰ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＰ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ３０として出力する。同様に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２２は、出力信号Ｑ５０がＤ端子に、ＣＬＫ２がＣＬＫＮ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫＮ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態を読み込み、出力信号Ｑ６０として出力する。
【００３８】
クリア回路後段部分は、ＮＯＴ回路Ｎ１０〜１３、ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ６、ＡＮＤ回路Ａ１０からなる。ＮＯＴ回路Ｎ１０は出力信号Ｑ１０の入力を受けて反転出力Ｑ１１を、ＮＯＴ回路Ｎ１１は出力信号Ｑ５０の入力を受けて反転出力Ｑ５１を、ＮＯＴ回路Ｎ２１は出力信号Ｑ２０の入力を受けて反転出力Ｑ２１を、ＮＯＴ回路Ｎ１３は出力信号Ｑ４０の入力を受けて反転出力Ｑ４１をそれぞれ出力する。
ＯＲ回路ＯＲ１は反転出力Ｑ１１と出力信号Ｑ２０の論理和を算出し出力信号Ｑ７０を、ＯＲ回路ＯＲ２は反転出力Ｑ５１と出力信号Ｑ６０の論理和を算出し出力信号Ｑ８０を、ＯＲ回路ＯＲ３は反転出力Ｑ２１と出力信号Ｑ３０の論理和を算出し出力信号Ｑ９０を、ＯＲ回路ＯＲ４は反転出力Ｑ４１と出力信号Ｑ５０の論理和を算出し出力信号Ｑ１００をそれぞれ出力する。
また、ＯＲ回路ＯＲ５は出力信号Ｑ７０と出力信号Ｑ８０の論理和を算出し出力信号Ｑ１１０を、ＯＲ回路ＯＲ６は出力信号Ｑ９０と出力信号Ｑ１００の論理和を算出し出力信号Ｑ１２０をそれぞれ出力する。
ＡＮＤ回路Ａ１０は出力信号Ｑ１００と出力信号Ｑ１２０の入力を受けて、信号の論理積を算出しクリア信号を出力する。
【００３９】
データ判定器１３は、図１５に示すデータ判定表に基づいて、データ判定を行う。すなわち、上述の出力信号Ｑ１、Ｑ２がともにゼロの場合、これをデータ不定と判定する。また、出力信号Ｑ１がゼロ、出力信号Ｑ２が１の場合、これをデータ１と判定する。また、出力信号Ｑ１が１、出力信号Ｑ２がゼロの場合、これをデータゼロと判定する。また、出力信号Ｑ１、Ｑ２がともに１の場合、これをデータ不定と判定する。
【００４０】
以下、図面を参照して本実施形態の超広帯域無線送受信機の動作について説明する。図１に示す超広帯域無線送信機において、水晶発振子が生成する２００ＭＨｚのクロックを分周して作成された１００ＭＨｚのクロックの入力を受けて、ＡＮＤ回路Ａ１は、出力として図３に示すパルスを生成する。
【００４１】
生成されたパルスはＡＮＤ回路Ａ２に入力され、出力信号Ｋ１がマッチドフィルタ１に入力される。マッチドフィルタ１は、図１６の上段に示すように、信号Ｋ１を受けて、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４だけ離れた時間においてそれぞれパルスを生成する。
【００４２】
送信データがＡＮＤ回路Ａ３に入力されると、ＡＮＤ回路Ａ３はパルスの入力と、送信データが１であれば入力１、送信データが０であれば入力０との論理積を算出し、出力信号Ｋ２をマッチドフィルタ２に送出する。マッチドフィルタ２は、図１６の中段に示すようにマッチドフィルタ１よりも所定の時間だけ早く、入力された信号Ｋ２を拡散コード１である拡散符号ＰＮ１で広域帯に拡散する。すなわち、マッチドフィルタ２は、図１６の下段に示すように、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４だけ離れた時間においてそれぞれパルスを生成する。この４つのパルスからなる信号パターンは基準信号との比較において、送信するデータ１を示すデータ信号となる。
【００４３】
また、送信データがＡＮＤ回路Ａ４に入力されると、ＡＮＤ回路Ａ４は、パルスの入力と、送信データが１であれば入力０、送信データが０であれば入力１との論理積を算出し、出力信号Ｋ３をマッチドフィルタ２に送出する。マッチドフィルタ３は、図４に示すようにマッチドフィルタ１よりも所定の時間だけ遅く、入力された信号Ｋ３を拡散コード１でである拡散符号ＰＮ１で広域帯に拡散する。すなわち、マッチドフィルタ２は、図１６の中段に示すように、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４だけ離れた時間においてそれぞれパルスを生成する。この４つのパルスからなる信号パターンは基準信号との比較において、送信するデータ０を示すデータ信号となる。
【００４４】
加算器５はこれらの信号を受けて加算し、ＰＡ６に加算信号を出力する。すなわち、送信するデータが１であれば、マッチドフィルタ１より基準信号を、マッチドフィルタ２よりデータ信号を受けて、これら２つの信号を加算し、ＰＡ６に加算した加算信号を出力する。
また、送信するデータが０であれば、マッチドフィルタ１より基準信号を、マッチドフィルタ３よりデータ信号を受けて、これら２つの信号を加算し、ＰＡ６に加算した加算信号を出力する。
ＰＡ６は、入力される加算信号の信号レベルを増幅させ、アンテナ７に増幅信号を出力する。アンテナ７は、入力された増幅信号を電波として放射する。
【００４５】
図７に示す超広帯域無線受信機において、アンテナ１５はアンテナ７から放射された電波を受信し、ＰＡ１４に出力する。ＰＡ１４は、受信信号が入力されると、受信信号の信号レベルを増幅させ、マッチドフィルタ１０、１１に増幅信号を出力する。
マッチドフィルタ１０は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１を出力する。また、マッチドフィルタ１１も同様に、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ１で拡散された拡散符号を検出し、出力信号Ｓ２を出力する。
【００４６】
このとき、入力される拡散符号は、受信したデータが１であれば、図１６に示す上段の基準信号と下段のデータ信号とであり、データ信号は基準信号に対して時間的に早く入力されるため、マッチドフィルタ１１は、マッチドフィルタ１０が出力信号Ｓ１を出力するよりも早く、出力信号Ｓ２を出力する。
また、受信したデータが０であれば、入力される拡散符号は図１６に示す上段の基準信号と中段のデータ信号とであり、データ信号は基準信号に対して時間的に遅く入力されるため、マッチドフィルタ１０は、マッチドフィルタ１１が出力信号Ｓ１を出力するよりも早く、出力信号Ｓ２を出力する。
【００４７】
遅延時間測定器１２は、出力信号Ｓ１、Ｓ２が入力されると、出力信号Ｑ１、Ｑ２として出力する。このとき、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１、Ｆ２に入力されるラッチ出力ＳＤ１、ＳＤ２は、データ１の場合、ラッチ出力ＳＤ２がラッチ出力ＳＤ１より時間的に先となるので、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１においては、ラッチ出力ＳＤ２がＣＬＫ端子に入力されてＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化する時点で、ラッチ出力ＳＤ１はまだ入力されておらず、Ｄ端子の状態はＬであるので、出力信号Ｑ１は０となる。また、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２においては、ラッチ出力ＳＤ１がＣＬＫ端子に入力されてＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化する時点で、ラッチ出力ＳＤ２はすでに入力されており、Ｄ端子の状態はＨであるので、出力信号Ｑ２は１となる。
【００４８】
一方、データ０の場合、ラッチ出力ＳＤ１がラッチ出力ＳＤ２より時間的に先となるので、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１においては、ラッチ出力ＳＤ２がＣＬＫ端子に入力されてＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化する時点で、ラッチ出力ＳＤ１はすでに入力されており、Ｄ端子の状態はＨであるので、出力信号Ｑ１は１となる。また、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２においては、ラッチ出力ＳＤ１がＣＬＫ端子に入力されてＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化する時点で、ラッチ出力ＳＤ２はまだ入力されておらず、Ｄ端子の状態はＬであるので、出力信号Ｑ２は０となる。
【００４９】
出力信号Ｑ１、Ｑ２がそれぞれデータ判定器１３に入力されると、データ判定器１３は、図１５に示すデータ判定表に基づいてデータ判定を行い、判定結果を受信データとして出力する。
【００５０】
またラッチ出力ＳＤ１がクリア回路に入力されると、クリア回路の前段は、出力信号Ｑ１０、Ｑ２０、Ｑ３０、Ｑ４０、Ｑ５０、Ｑ６０をクリア回路後段に出力する。クリア回路後段は、これらの信号を受けてクリア信号を出力する。
【００５１】
図１７にラッチ出力ＳＤ１の立ち上がり時点においてＣＬＫ２がＨである場合のクリア出力の波形図を、図１８にラッチ出力ＳＤ１の立ち上がり時点においてＣＬＫ２がＬである場合のクリア出力の波形図をそれぞれ示す。ラッチ出力ＳＤ１の立ち上がりにＣＬＫ２がＨである場合、クリア信号は図１７に示すように、ＣＬＫ２の半周期から１周期の間に出力される。ＣＬＫ２は２００ＭＨｚであるので、クリア信号は５ｎｓｅｃから１０ｎｓｅｃの間で出力される。
出力されたクリア信号は、ラッチ回路Ｒ１、Ｒ２及びＤ−ＦＦ回路Ｆ１、Ｆ２に入力されて、ラッチ回路Ｒ１、Ｒ２、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１、Ｆ２をクリアする。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態における超広帯域無線送受信機によれば、、送信機は、上述のＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の擬似ランダム時間を正確に生成しなくとも、超広帯域無線通信を行うことができる。このため、高速で動作可能なデジタル回路のカウンタを必要とせず、カウンタを常に動作ことによる消費電力を削減することができる効果が得られる。
またラッチ回路Ｒ１、Ｒ２に２００ＭＨｚのクロックでクリア信号を入力することより、ラッチ回路Ｒ１、Ｒ２が信号ＳＤ１、ＳＤ２を保持している間、すなわちクロック１周期分（１０ｎｓｅｃ）のマルチパスを除去することができる効果が得られる。また、２００ＭＨｚのクロックで半周期分（５ｎｓｅｃ）以前にクリアを解除することができる。
【００５３】
次に、図面を参照して本発明の超広帯域無線送受信機の第２の実施形態について説明する。図１９は、本実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線送信機は、マッチドフィルタ２０〜２４、遅延制御器２５、加算器２６、ＰＡ２７、アンテナ２８からなる。本実施形態の超広帯域無線送信機が、第１の実施形態の超広帯域無線送信機と異なる点は、マッチドフィルタをさらに２つ多く設け、これに対応する遅延時間制御器２５に変更した点である。
【００５４】
図２０は、遅延制御器２５の構成を示す構成図である。遅延制御器２５は、ＡＮＤ回路Ａ１０〜Ａ１５と、ＮＯＴ回路Ｎ２０とからなる。上述のＮＯＴ回路Ｎ１と同様にＮＯＴ回路Ｎ２０は、１００ＭＨｚのクロックの入力を受けてＮＯＴ出力をＡＮＤ回路Ａ１０に送出する。ＡＮＤ回路Ａ１０は、クロック及びＮＯＴ出力の入力を受けて信号の論理積を算出し、ＡＮＤ出力としてパルスを生成する。
ＡＮＤ回路Ａ１１は、このパルスの入力と、入力１の和を算出し、出力信号Ｋ１０をマッチドフィルタ２０に送出する。ＡＮＤ回路Ａ１２は、このパルスの入力と、送信データが００であれば入力１、送信データが００以外であれば入力０との和を算出し、出力信号Ｋ１１をマッチドフィルタ２１に送出する。また、ＡＮＤ回路Ａ１３は、このパルスの入力と、送信データが０１であれば入力１、送信データが０１以外であれば入力０との和を算出し、出力信号Ｋ１２をマッチドフィルタ２２に送出する。また、ＡＮＤ回路Ａ１４は、このパルスの入力と、送信データが１０であれば入力１、送信データが１０以外であれば入力０との和を算出し、出力信号Ｋ１３をマッチドフィルタ２３に送出する。また、ＡＮＤ回路Ａ１５は、このパルスの入力と、送信データが１１であれば入力１、送信データが１１以外であれば入力０との和を算出し、出力信号Ｋ１４をマッチドフィルタ２４に送出する。
【００５５】
図２１は、マッチドフィルタ２０〜２４と加算器２６の構成を示す構成図である。上述のマッチドフィルタ１〜３と同様に、マッチドフィルタ２０〜２４は、ＳＡＷマッチドフィルタであって、マッチドフィルタ２０は、入力された信号Ｋ１０を拡散コード０でである拡散符号ＰＮ０で広域帯に拡散し加算器２６に出力する。マッチドフィルタ２１〜２４は、入力された信号Ｋ１１〜１２を拡散コード１である拡散符号ＰＮ１で広域帯に拡散し加算器２６に出力する。
【００５６】
図２２は、本実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線受信機は、マッチドフィルタ３０〜３４、遅延時間測定器３５、データ判定器３６、ＰＡ３７、アンテナ３８からなる。本実施形態の超広帯域無線受信機が、第１の実施形態の超広帯域無線受信機と異なる点は、マッチドフィルタをさらに３つ多く設け、これに対応する遅延時間測定器３５、データ判定器３６に変更した点である。
【００５７】
図２３は、マッチドフィルタ３０〜３４の構成を示す構成図である。マッチドフィルタ３０〜３４は、上述のマッチドフィルタ１０、１１と同様のＳＡＷマッチドフィルタであって、マッチドフィルタ３０は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１４を出力する。また、マッチドフィルタ３１は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１３を出力する。また、マッチドフィルタ３２は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１２を出力する。また、マッチドフィルタ３３は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１１を出力する。
マッチドフィルタ３４は、入力された拡散符号を拡散コード１である拡散符号ＰＮ１で逆拡散し、出力信号Ｓ１０を出力する。
【００５８】
遅延時間測定器３５は、図２４に示すラッチ回路Ｒ１０〜Ｒ１４、２５に示すＤ−ＦＦ回路Ｆ１０〜Ｆ１２及びクリア回路からなる。
上述のラッチ回路Ｒ１、Ｒ２と同様に、ラッチ回路Ｒ１０は入力信号Ｓ１０を受けて、信号Ｓ１０の２乗値又は絶対値を算出する。また、算出した２乗値又は絶対値の信号強度を検出し、信号強度が予め設けられた閾値を超えると、リセット信号が入力されるまでラッチするとともにラッチ出力ＳＤ１０を出力する。
また、ラッチ回路Ｒ１１〜１４は、ラッチ回路Ｒ１０と同様に、入力信号Ｓ１１〜Ｓ１４を受けて２乗値又は絶対値を算出する。また、算出した２乗値又は絶対値の信号強度を検出し、信号強度が予め設けられた閾値を超えると、リセット信号が入力されるまでラッチするとともにラッチ出力ＳＤ１１〜ＳＤ１４を出力する。
【００５９】
図２５に示すＤ−ＦＦ回路Ｆ１０は、ラッチ出力ＳＤ１１がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１０がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態をクリア信号が入力されるまで保持し、出力信号Ｑ１０として出力する。
また、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１１はラッチ出力ＳＤ１０がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１１がＣＬＫ端子に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１２はラッチ出力ＳＤ１０がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１２がＣＬＫ端子に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１３はラッチ出力ＳＤ１０がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１３がＣＬＫ端子に、Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１４はラッチ出力ＳＤ１０がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１４がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態をクリア信号が入力されるまで保持し、出力信号Ｑ１１〜Ｑ１４として出力する。
【００６０】
データ判定器３６は、図２６に示す判定表に基づいて、データ判定を行う。すなわち、上述の出力信号Ｑ１０〜Ｑ１４において、
（Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４）＝（１、０、１、１、１）
であれば、これをデータ（０、０）と判定する。また、
（Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４）＝（１、０、０、１、１）
であれば、これをデータ（０、１）と判定する。また、
（Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４）＝（１、０、０、０、１）
であれば、これをデータ（１、０）と判定する。また、
（Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４）＝（１、０、０、０、０）
であれば、これをデータ（１、１）と判定する。
【００６１】
以下、本実施形態の超広帯域無線送受信機の動作について、第１の実施形態における超広帯域無線送受信機の動作と異なる部分について説明する。
図１９に示す超広帯域無線送信機において、水晶発振子が生成する２００ＭＨｚのクロックを分周して作成された１００ＭＨｚのクロックの入力を受けて、ＡＮＤ回路Ａ１０は、出力として図３に示すパルスを生成する。
【００６２】
生成されたパルスはＡＮＤ回路Ａ１１に入力され、出力信号Ｋ１０をマッチドフィルタ２０に入力される。マッチドフィルタ２０は、図１６の上段に示すように、信号Ｋ１０を受けて、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４だけ離れた時間においてそれぞれパルスを生成する。
【００６３】
送信データがＡＮＤ回路Ａ１２〜１４に入力されると、出力信号Ｋ１１〜Ｋ１４をマッチドフィルタ２１〜２４に送出する。
【００６４】
マッチドフィルタ２１〜２４は、信号Ｋ１１〜１２を受けて、時間周期Ｔで区切られた点線が示す基準時点から時間０及び擬似ランダム時間ＴＮ２、ＴＮ３、ＴＮ４だけ離れた時間においてそれぞれパルスを生成する。
【００６５】
ここで、マッチドフィルタ２１は、マッチドフィルタ２０よりも所定の時間だけ早く、また、マッチドフィルタ２２は、マッチドフィルタ２１よりも所定の時間だけ早く、また、マッチドフィルタ２３は、マッチドフィルタ２２よりも所定の時間だけ早く、マッチドフィルタ２４は、マッチドフィルタ２３よりも所定の時間だけ早く、上記パルスを生成する。
加算器２６はこれらの信号を受けて加算し、ＰＡ２７に加算信号を出力する。ＰＡ２７は、入力される加算信号の信号レベルを増幅させ、アンテナ２８に増幅信号を出力する。アンテナ２８は、入力された増幅信号を電波として放射する。
【００６６】
図２２に示す超広帯域無線受信機において、アンテナ３８はアンテナ２８から放射された電波を受信し、ＰＡ３７に出力する。ＰＡ３７は、受信信号が入力されると、受信信号の信号レベルを増幅させ、マッチドフィルタ３０〜３４に増幅信号を出力する。
マッチドフィルタ３０〜３３は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ０で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１１〜Ｓ１４を出力する。また、マッチドフィルタ３４は、入力された増幅信号の中の拡散符号ＰＮ１で拡散された拡散信号と共鳴し、出力信号Ｓ１０を出力する。
【００６７】
入力される拡散符号は、受信したデータが（０、０）あれば、データ信号であるＳ１０は、基準信号であるＳ１１より時間的に遅く、同様に基準信号であるＳ１２〜Ｓ１４より時間的に早く入力されるため、マッチドフィルタ３４は、マッチドフィルタ３３が出力信号Ｓ１１を出力するよりも遅く、またマッチドフィルタ３０〜３２が出力信号Ｓ１２〜Ｓ１４を出力するよりも早く、出力信号Ｓ１０を出力する。
受信したデータが（０、１）あれば、データ信号であるＳ１０は、基準信号であるＳ１１、Ｓ１２より時間的に遅く、同様に基準信号であるＳ１３、Ｓ１４より時間的に早く入力されるため、マッチドフィルタ３４は、マッチドフィルタ３３、３２が出力信号Ｓ１１、Ｓ１２を出力するよりも遅く、またマッチドフィルタ３０、３１が出力信号Ｓ１３、１４を出力するよりも早く、出力信号Ｓ１０を出力する。
【００６８】
受信したデータが（１、０）あれば、データ信号であるＳ１０は、基準信号であるＳ１１〜Ｓ１３より時間的に遅く、同様に基準信号であるＳ１４より時間的に早く入力されるため、マッチドフィルタ３４は、マッチドフィルタＳ３１〜３３が出力信号Ｓ１１〜Ｓ１３を出力するよりも遅く、またマッチドフィルタ３０が出力信号Ｓ１４を出力するよりも早く、出力信号Ｓ１０を出力する。
受信したデータが（１、１）あれば、データ信号であるＳ１０は、基準信号であるＳ１１〜Ｓ１４より時間的に遅く入力されるため、マッチドフィルタ３４は、マッチドフィルタ３０〜３３が出力信号Ｓ１１を出力するよりも遅く出力信号Ｓ１０を出力する。
【００６９】
遅延時間測定器３５に出力信号Ｓ１０〜Ｓ１４が入力されると、出力信号Ｑ１０〜Ｑ１４を出力する。データ判定器３６は、出力信号Ｑ１０〜Ｑ１４を受けて、図２６に示す判定表に基づいて上述したようにデータ判定を行う。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態における超広帯域無線送受信機によれば、送信可能なデータが、（０、０）、（０、１）、（１、０）、（１、１）の４通りの組み合わせとなるので、第１の実施形態に比べて、２倍のデータが送受信できるという効果が得られる。すなわち、第１の実施形態で伝送速度が１００Ｍｂｐであれば、第２の実施形態では、２００Ｍｂｐとなる。
【００７１】
次に、図面を参照して本発明の超広帯域無線送受信機の第３の実施形態について説明する。図２７は、本実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側のマッチドフィルタ部分の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線送信機は、第２の実施形態におけるＰＮ１のマッチドフィルタ２０〜２４の４つのＳＡＷフィルタからなる組をさらに、拡散符号をＰＮ２、ＰＮ３、ＰＮ４に変更して同様に設けたことを特徴とする。すなわち、本実施例においては、送信側のマッチドフィルタは、１７個となる。それぞれの組の４つのマッチドフィルタは、第２の実施例におけるＰＮ１のマッチドフィルタ２０〜２４と同様に動作する。
【００７２】
図２８は、受信機側のマッチドフィルタ部分の構成を示す構成図である。本実施形態による超広帯域無線受信機は、第２の実施形態におけるＰＮ１のマッチドフィルタ３４をさらに、拡散符号をＰＮ２、ＰＮ３、ＰＮ４に変更して同様に設けたことを特徴とする。すなわち、本実施例においては、送信側のマッチドフィルタは、８個となる。それぞれＰＮ２、ＰＮ３、ＰＮ４のマッチドフィルタは、第２の実施例におけるＰＮ１のマッチドフィルタ３４と同様に動作する。
【００７３】
ＰＮ２、ＰＮ３、ＰＮ４のマッチドフィルタが出力する出力信号Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０を受けて、図２９に示すラッチ回路はそれぞれ、第２の実施形態と同様に、２乗値又は絶対値を算出する。また、算出した２乗値又は絶対値の信号強度を検出し、信号強度が予め設けられた閾値を超えると、リセット信号が入力されるまでラッチするとともにラッチ出力ＳＤ２０、ＳＤ３０、ＳＤ４０、ＳＤ５０を出力する。
【００７４】
ラッチ出力ＳＤ２０、ＳＤ３０、ＳＤ４０、ＳＤ５０を受けて、図３０に示すＤ−ＦＦ回路Ｆｎ１〜Ｆｎ４はそれぞれ、ラッチ出力ＳＤｎ０がＤ端子に、ラッチ出力ＳＤ１１〜１４がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態をクリア信号が入力されるまで保持し、出力信号Ｑｎ１〜Ｑｎ４として出力する（ｎ＝２、３、４、５）。
また、Ｄ−ＦＦ回路Ｆｎ０はそれぞれ、ラッチ出力ＳＤ１ｍがＤ端子に、ラッチ出力ＳＤｎ０がＣＬＫ端子にそれぞれ入力されて、ＣＬＫ端子の入力状態がＬからＨに変化すると、Ｄ端子の入力状態をクリア信号が入力されるまで保持し、出力信号Ｑｎ０として出力する（ｍ＝ｎ−１）。
【００７５】
データ判定器は、図３１に示す判定表に基づいて、データ判定を行う。すなわち、上述の出力信号Ｑｎ０〜Ｑｎ４において、
（Ｑｎ０、Ｑｎ１、Ｑｎ２、Ｑｎ３、Ｑｎ４）＝（１、０、１、１、１）
であれば、これをデータ（０、０、ｉ）と判定する（ｉ＝ｎ−２）。また、
（Ｑｎ０、Ｑｎ１、Ｑｎ２、Ｑｎ３、Ｑｎ４）＝（１、０、０、１、１）
であれば、これをデータ（０、１、ｉ）と判定する。また、
（Ｑｎ０、Ｑｎ１、Ｑｎ２、Ｑｎ３、Ｑｎ４）＝（１、０、０、０、１）
であれば、これをデータ（１、０、ｉ）と判定する。また、
（Ｑｎ０、Ｑｎ１、Ｑｎ２、Ｑｎ３、Ｑｎ４）＝（１、０、０、０、０）
であれば、これをデータ（１、１、ｉ）と判定する。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態における超広帯域無線送受信機によれば、送信可能なデータが、（０、０、ｉ）、（０、１、ｉ）、（１、０、ｉ）、（１、１、ｉ）の組み合わせとなるので、第１の実施形態に比べて、４倍のデータが送受信できるという効果が得られる。すなわち、第１の実施形態で伝送速度が１００Ｍｂｐであれば、第２の実施形態では、４００Ｍｂｐとなる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、超広帯域無線送信機側において、遅延時間制御部が、入力された信号に対応するパルスを生成し、パルスを第１のマッチドフィルタ及び第２のマッチドフィルタ、又は第１のマッチドフィルタ及び第３のマッチドフィルタに出力し、第１のマッチドフィルタが、パルスが入力されると、データ判定の基準となる基準信号を出力し、第２のマッチドフィルタが、パルスが入力されると、基準信号より所定の時間だけ早く第１のデータ信号を出力し、第３のマッチドフィルタが、パルスが入力されると、基準信号より所定の時間だけ遅く第２のデータ信号を出力し、加算部が、基準信号及び第１のデータ信号、又は基準信号及び第２のデータ信号の入力を受けて加算し、加算信号を出力し、アンテナ部が、加算信号の入力を受けて、加算信号を出力し、超広帯域無線受信機側において、アンテナ部が、加算信号を受信すると、第４のマッチドフィルタ及び第５のマッチドフィルタに加算信号信号を出力し、第４のマッチドフィルタが、信号の入力を受けて、データ判定の基準となる基準信号を検出すると第１の出力信号を出力し、第５のマッチドフィルタが、信号の入力を受けて、データ信号を検出すると第２の出力信号を出力し、遅延時間測定部が、第１の出力信号及び第２の出力信号の入力を受けて、第１の出力信号及び第２の出力信号のいずれが先に入力されたかを検出して、検出結果を出力し、データ判定部が、検出結果を受けて、検出結果が第１の出力信号が第２の出力信号より先に入力されたことを示す場合、所定のデータ信号を出力し、検出結果が第２の出力信号が第１の出力信号より先に入力されたことを示す場合、所定のデータ信号を出力するので、擬似ランダム時間を正確に生成しなくとも、超広帯域無線通信を行うことができる効果を得ることができる。また、これにより高速で動作可能なデジタル回路のカウンタを必要とせず、カウンタを常に動作ことによる消費電力を削減することができる効果が得られる。
【００７８】
また本発明は、遅延時間測定部が、第１の出力信号及び第２の出力信号の入力を受けて、第１の出力信号及び第２の出力信号のいずれが先に入力されたかを検出して、検出結果を出力するとともに、検出結果出力を受けてリセット信号を出力し、第１の出力信号及び第２の出力信号の入力を受けて、信号の信号強度をそれぞれ検出し、信号強度が予め設けられた閾値を超えると、所定のリセット信号が入力されるまで、信号をそれぞれラッチするので、ラッチ回路にクリア信号が入力されるまでの間、すなわち、ラッチ回路が信号を保持している間、マルチパスを除去することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側の構成を示す構成図である。
【図２】遅延制御器４の構成を示す構成図である。
【図３】遅延制御器４によるインパスル生成の様子を示す説明図である。
【図４】マッチドフィルタ１〜３及び加算器５の構成を示す構成図である。
【図５】拡散符号ＰＮ０で拡散された信号波形を示す波形図である。
【図６】拡散符号ＰＮ１で拡散された信号波形を示す波形図である。
【図７】第１の実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側の構成を示す構成図である。
【図８】マッチドフィルタ１０、１１の構成を示す構成図である。
【図９】ラッチ回路Ｒ１の構成を示す構成図である。
【図１０】ラッチ回路Ｒ２の構成を示す構成図である。
【図１１】Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１の構成を示す構成図である。
【図１２】Ｄ−ＦＦ回路Ｆ２の構成を示す構成図である。
【図１３】クリア回路の前段の構成を示す構成図である。
【図１４】クリア回路の後段の構成を示す構成図である。
【図１５】データ判定器１３がデータ判定を行うデータ判定表である。
【図１６】基準信号及びデータ信号の波形を示す波形図である。
【図１７】ケース１におけるクリア信号の出力を示す説明図である。
【図１８】ケース２におけるクリア信号の出力を示す説明図である。
【図１９】第２の実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側の構成を示す構成図である。
【図２０】遅延制御器２５の構成を示す構成図である。
【図２１】マッチドフィルタ２０〜２４と加算器２６の構成を示す構成図である。
【図２２】第２の実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側の構成を示す構成図である。
【図２３】マッチドフィルタ３０〜３４の構成を示す構成図である。
【図２４】ラッチ回路Ｒ１０〜Ｒ１４の構成を示す構成図である。
【図２５】Ｄ−ＦＦ回路Ｆ１０〜Ｆ１４の構成を示す構成図である。
【図２６】データ判定器３６がデータ判定を行うデータ判定表である。
【図２７】第３の実施形態による、超広帯域無線送受信機の送信機側のマッチドフィルタ部分の構成を示す構成図である。
【図２８】第３の実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側のマッチドフィルタ部分の構成を示す構成図である。
【図２９】ラッチ回路の構成を示す構成図である。
【図３０】Ｄ−ＦＦ回路Ｆｎ０〜Ｆｎ４の構成を示す構成図である。
【図３１】第３の実施形態による、超広帯域無線送受信機の受信機側のデータ判定器がデータ判定を行うデータ判定表である。
【図３２】従来の超広帯域無線送受信機における、信号送受信の時間フォーマットの例である。
【図３３】基準時点から時間Ｔ１だけ離れた時間において生成されたパルスの拡大図である。
【図３４】データと信号波形の対応関係を示す説明図である。
【図３５】受信機においてデータ復調を行う器の構成を示すブロック図である。
【図３６】参照信号の信号波形を示す説明図である。
【図３７】データ１の場合の受信信号と参照信号との乗算出力信号を示す信号波形図である。
【図３８】データ０の場合の受信信号と参照信号との乗算出力信号を示す信号波形図である。
【図３９】複数のパルスを加算した場合の受信機の構成図である。
【図４０】参照信号の信号波形を示す説明図である。
【図４１】データ１の場合の出力の値の時間変化を示す説明図である。
【図４２】データ０の場合の出力の値の時間変化を示す説明図である。
【図４３】マルチパスが発生した場合の例を示す説明図である。
【図４４】データ１でマルチパスが発生した場合の受信信号を示す説明図である。
【図４５】マルチパスが発生した場合の乗算器出力を示す説明図である。
【符号の説明】
１〜３、１０、１１…マッチドフィルタ
４…遅延時間制御器
５…加算器
６、１４…ＰＡ
７、１５…アンテナ
１２…遅延時間測定器
１３…データ判定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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