(57)【要約】  本発明は、パルスモジュレーションを用いた可変型の超広帯域の通信用カオス信号発生器およびそのカオス信号の生成方法を提供する。  本発明は、互いに異なる周波数のパルスを発生させる複数のパルス発生器と、各パルス発生器から発生された複数のパルスを合成する少なくとも一つの合成器と、合成器から信号を受信し、互いに異なる周波数帯域に上昇させてカオス信号を生成する複数のローカルオシレータと、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる周波数のパルスを発生させる複数のパルス発生器と、前記各パルス発生器から発生された複数のパルスを合成する少なくとも一つの合成器と、前記合成器から信号をそれぞれ受信し、互いに異なる周波数帯域に上昇させてカオス信号（Ｃｈａｏｔｉｃ Ｓｉｇｎａｌ）を生成する複数のローカルオシレータと、を含むことを特徴とする超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項２】
前記各パルス発生器から生成されるパルスの周波数は、前記各パルス発生器からのパルスが前記合成器を通過してランダムに配置されるように決定されることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項３】
前記合成器は、ＯＲゲートであることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項４】
前記合成器は、前記ローカルオシレータと一対一で配置されることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項５】
前記合成器は一つのみ配置され、前記合成器で合成された信号を前記各ローカルオシレータに分配する電力分配器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項６】
前記ローカルオシレータは、出力されるカオス信号の周波数帯域幅に応じて、その数が決定されることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項７】
前記ローカルオシレータは、チャネルの周波数帯域幅に応じて、その数が決定されることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項８】
前記ローカルオシレータは、チャネルの数に応じて、その数が決定されることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項９】
前記ローカルオシレータは、ＶＣＯであることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項１０】
前記複数のローカルオシレータから発生された信号を合成し、超広帯域のカオス信号を生成する電力合成器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項１１】
前記電力合成器から出力されたカオス信号から、予め設定された所望する周波数帯域のカオス信号のみをフィルタリングして出力するフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項１２】
前記フィルタは、フィルタリング周波数帯域を変えることができる可変ＢＰＦであることを特徴とする請求項１１に記載の超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項１３】
互いに異なる周波数のパルスを発生させる複数のパルス発生器と、前記各パルス発生器から発生された複数のパルスを合成する少なくとも一つの合成器と、前記合成器から信号をそれぞれ受信し、互いに異なる周波数帯域に上昇させる複数のローカルオシレータと、前記複数のローカルオシレータから発生された信号を合成し、超広帯域のカオス信号を生成する電力合成器と、前記電力合成器から出力されたカオス信号から、予め設定された所望する周波数帯域のカオス信号のみをフィルタリングして出力するフィルタと、を含むことを特徴とする超広帯域の通信用カオス信号発生器。
【請求項１４】
互いに異なる周波数のパルスを複数個発生させるステップと、前記複数個発生されたパルスを合成するステップと、前記合成された信号を互いに異なる周波数帯域にそれぞれ上昇させるステップと、前記互いに異なる周波数帯域に上昇された信号を合成して超広帯域のカオス信号を生成するステップと、を含むことを特徴とする超広帯域の通信用カオス信号の生成方法。
【請求項１５】
前記複数個発生されたパルスの周波数は、前記パルスが前記合成するステップを経てランダムに配置されるように決定されることを特徴とする請求項１４に記載の超広帯域の通信用カオス信号の生成方法。
【請求項１６】
前記合成された信号の電力を複数個に分配するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の超広帯域の通信用カオス信号の生成方法。
【請求項１７】
前記超広帯域のカオス信号から、予め設定された所望する周波数帯域のカオス信号のみをフィルタリングして出力するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の超広帯域の通信用カオス信号の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスモジュレーションを用いた可変型の超広帯域の通信用カオス信号発生器およびそのカオス信号の生成方法に関し、より詳細には、複数のチャネルに分割可能なカオス信号を発生させることにより、一定の無線通信区間内で複数のユーザが同時に無線通信できるようにする、パルスモジュレーションを用いた可変型の超広帯域の通信用カオス信号発生器およびそのカオス信号の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ブルートゥース以外に３.１ＧＨｚないし５.１ＧＨｚの超広帯域の周波数帯域を使用する無線通信方式が開発されており、その中の一つがＩＥＥＥ.８０２.１５.４ａ標準の提案に従って、カオス信号（Ｃｈａｏｔｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ）を用いて情報を伝送する方式である。
【０００３】
ＩＥＥＥ.８０２.１５.４ａは「位置認識低電力センサネットワーク標準化グループ」であって、８０２.１５.４（ＺｉｇＢｅｅ、ジグビー）と８０２.１５.３（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ、超広帯域通信）との混用技術に位置認識機能および低電力機能が追加された次世代通信分野である。
【０００４】
ここで、低電力機能を実現するために提案されたのがカオス信号変調方式である。カオス信号変調方式は、ハードウェア上、簡単なＲＦ構造で設計が可能であり、従来の無線通信システムで要求されるＶＣＯ、ＰＬＬ、ミキサなどの回路が不要である。これにより、カオス信号変調方式を使用する場合、電力消費量を従来の消費電力の１/３である１０ｍＷレベルに低減することができる。
【０００５】
このようなカオス信号変調方式の核心は、広帯域のカオス信号を発生させるカオス信号発生器と言える。従来のカオス信号発生器は、３.１ＧＨｚないし５.１ＧＨｚの超広帯域周波数帯域のカオス信号を生成し、生成されたカオス信号はＯＯＫ（Ｏｎ  Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によりオン又はオフされてカオスキャリアに変換される。
【０００６】
ところが、このようなカオス信号発生器から生成されたカオス信号は、超広帯域の全周波数帯域を有する単一信号の形態を取るため、一定の無線通信区間内で複数のユーザが無線装置を使用する場合、同一のチャネルを使用することにより相互干渉が発生してしまう。したがって、一定の無線通信区間内で一回に一つの無線装置しか無線信号を送受信することができない。すなわち、複数の周波数チャネルを使用して多数のユーザが一定の無線通信区間内で通信できるようにするＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の使用が不可能である。
【０００７】
これにより、カオス信号発生器から発生されたカオス信号を複数の周波数帯域、すなわちチャネルに分割することで、ＦＤＭ方式を使用可能とし、一定の無線通信区間内で複数のユーザが同時に無線通信できるようにする方法を模索する必要がある。
【非特許文献１】“ＬＲ−ＷＲＡＮ  ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｉｇｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＵＷＢ  ｄｉｒｅｃｔ  ｃｈａｏｔｉｃ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、複数の周波数帯域に分割可能な無線信号を発生させることで、一定の無線通信区間内で複数のユーザが同時に無線通信できるようにする、パルスモジュレーションを用いた可変型の超広帯域の通信用カオス信号発生器およびそのカオス信号の生成方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ＩＣに集積可能なデバイスから構成されるパルスモジュレーションを用いた可変型の超広帯域の通信用カオス信号発生器およびそのカオス信号の生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の構成は、互いに異なる周波数のパルスを発生させる複数のパルス発生器と、前記各パルス発生器から発生された複数のパルスを合成する少なくとも一つの合成器と、前記合成器から信号を受信し、互いに異なる周波数帯域に上昇させてカオス信号（Ｃｈａｏｔｉｃ Ｓｉｇｎａｌ）を生成する複数のローカルオシレータと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記各パルス発生器から生成されるパルスの周波数は、前記各パルス発生器からのパルスが前記合成器を通過してランダムに配置されるように決定されることが好ましい。
【００１２】
前記合成器は、ＯＲゲートであってもよい。
前記合成器は、前記ローカルオシレータと一対一で配置されてもよい。
前記合成器は一つのみ配置され、前記合成器で合成された信号を前記各ローカルオシレータに分配する電力分配器を更に含むことができる。
【００１３】
前記ローカルオシレータは、出力されるカオス信号の周波数帯域幅に応じて、その数が決定されてもよい。
前記ローカルオシレータは、チャネルの周波数帯域幅に応じて、その数が決定されてもよい。前記ローカルオシレータは、チャネルの数に応じて、その数が決定されてもよい。
前記ローカルオシレータは、ＶＣＯであってもよい。
【００１４】
前記複数のローカルオシレータから発生された信号を合成し、超広帯域のカオス信号を生成する電力合成器を更に含むことができる。
前記電力合成器から出力されたカオス信号から、予め設定された所望する周波数帯域のカオス信号のみをフィルタリングして出力するフィルタを更に含むことが好ましい。
前記フィルタは、フィルタリング周波数帯域を変えることができる可変バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であることが好ましい。
【００１５】
一方、前記目的は、互いに異なる周波数のパルスを発生させる複数のパルス発生器と、前記各パルス発生器から発生された複数のパルスを合成する少なくとも一つの合成器と、前記合成器から信号をそれぞれ受信し、互いに異なる周波数帯域に上昇させる複数のローカルオシレータと、前記複数のローカルオシレータから発生された信号を合成し、超広帯域のカオス信号を生成する電力合成器と、前記電力合成器から出力されたカオス信号から、予め設定された所望する周波数帯域のカオス信号のみをフィルタリングして出力するフィルタと、を含むことを特徴とする超広帯域の通信用カオス信号発生器によっても達成できる。
【００１６】
一方、前記目的は、互いに異なる周波数のパルスを複数個発生させるステップと、前記複数個発生されたパルスを合成するステップと、前記合成された信号を互いに異なる周波数帯域にそれぞれ上昇させるステップと、前記互いに異なる周波数帯域に上昇された信号を合成して超広帯域のカオス信号を生成するステップと、を含むことを特徴とする超広帯域の通信用カオス信号の生成方法によっても達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超広帯域の通信用カオス信号発生器の構成ブロック図である。
本超広帯域の通信用カオス信号発生器は、カオス信号又はノイズ信号を発生させ、複数のパルス発生器（Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０、複数のＯＲゲート２０、複数のローカルオシレータ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）３０、電力合成器（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）４０、ＢＰＦ６０、負荷（Ｌｏａｄ）を含む。
【００１８】
各パルス発生器１０は、互いに異なる周期で発生するパルスを発生させ、各パルス発生器１０は独立に動作する。各パルス発生器１０でパルスを発生させる周期が互いに異なっていることにより、各パルス発生器１０から発生されるパルスの周波数は互いに異なる。このような各パルス発生器１０はパルススペクトルの幅を決定する。
【００１９】
図１の実施形態においては、４つのパルス発生器１０が備えられており、各パルス発生器１０は１４３ＭＨｚ、１０７ＭＨｚ、９８ＭＨｚ、９０ＭＨｚの周波数を有するパルスを発生させる。
【００２０】
このようなパルス発生器１０の個数と、各パルス発生器１０から出力されるパルスの周波数は、図２に示すように、各パルスがランダムに配置されたパルス信号がＯＲゲート２０から出力されるように決定される。従って、パルス発生器１０の個数と、パルス発生器１０の周波数は多様に設計可能であることは勿論のことである。
【００２１】
各ＯＲゲート２０は、複数のパルス発生器１０で生成された各パルスを相互組み合わせてパルス信号を出力する。各ＯＲゲート２０から出力されるパルス信号は各パルス発生器１０からのパルスがランダムに配置された形態で形成され、図２に示すようにバイナリ信号の形態に形成される。そして、パルス信号の各パルスはノイズによって幅と大きさとが変化されパルスの上端が不規則な形となる。このようなパルス信号は、各ＯＲゲート２０から同一に出力される。一方、ＯＲゲート２０の個数はローカルオシレータ３０の個数と同一の個数が設けられる。
【００２２】
複数のローカルオシレータ３０は、それぞれ互いに異なる周波数を発振させ、各ＯＲゲート２０から提供されたパルス信号を各ローカルオシレータ３０で発振させる周波数帯域に上昇させる。この時、各ＯＲゲート２０から出力するパルス信号が同一であるため各ローカルオシレータ３０に入力されるパルス信号は同一であるが、各ローカルオシレータ３０から出力される信号は互いに異なる周波数帯域を有する。
【００２３】
一方、各ＯＲゲート２０はＯＯＫ方式でオンオフされることで、ローカルオシレータ３０へ入力される信号を制御する。すなわち、ＯＲゲート２０がオンオフされることにより、各ＯＲゲート２０からのパルス信号が各ローカルオシレータ３０に順次入力される。その結果、振幅変調したような効果が発生して、カオス信号が各ローカルオシレータ３０から出力される。このような信号を電力合成器４０で全部合成して、更に広い帯域幅の超広帯域カオス信号を出力する。
【００２４】
図１の実施形態においては、２,２５０ＭＨｚから５,７５０ＭＨｚまで、相互間で５００ＭＨｚの発振周波数間隔を有する８個のローカルオシレータ３０が配置されている。従って、各ローカルオシレータ３０から互いに異なる中心周波数を有する８個のカオス信号が出力される。
【００２５】
図３は、図１のローカルオシレータ３０のうち２,２５０ＭＨｚの発振周波数を生成するローカルオシレータ３０からの出力信号を示している。同図に示すように、ローカルオシレータ３０はＯＲゲート２０からのパルス信号を受信してノイズ形態のカオス信号を出力する。このとき、図３に点線で示す領域を見ると、中心周波数が２,２５０ＭＨｚであり、約２.３ＧＨｚの帯域幅を有する該当周波数領域において他の周波数領域より出力が高く表れている。すなわち、ローカルオシレータ３０の発振周波数帯域である２,２５０ＭＨｚ帯域でカオス信号が集中的に形成されることが分る。同様に、他のローカルオシレータ３０から出力されるカオス信号も、該当ローカルオシレータ３０の発振周波数帯域において出力が高く表れる。
【００２６】
一方、このようなローカルオシレータ３０は、最終的に出力されるカオス信号の帯域幅、一つのチャネルで形成される周波数帯域幅、チャネルの数に応じてその数を決定することができる。上述の実施形態においては、２,２５０ＭＨｚから５,７５０ＭＨｚに渡って８個のローカルオシレータ３０を使用し、各ローカルオシレータ３０で発振させる周波数間の差が５００ＭＨｚに設定されることにより、カオス信号が２,２５０ＭＨｚから５,７５０ＭＨｚの周波数帯域に渡って形成され、８個のチャネルが形成され、各チャネルの帯域幅は５００ＭＨｚに形成される。しかし、もし３,０００ＭＨｚないし４,０００ＭＨｚのカオス信号を出力しようとする場合、それぞれ３,２００ＭＨｚ、３,４００ＭＨｚ、３,６００ＭＨｚ、３,８００ＭＨｚの発振周波数を有するローカルオシレータ３０を使用することができる。この場合、チャネルは４個に構成することができ、チャネルの周波数帯域幅は２００ＭＨｚとなる。
【００２７】
このようなローカルオシレータ３０は、ＶＣＯを用いて具現することができる。この時、ＶＣＯは印加される電圧に応じて発振周波数を変換することができるため、一つのＶＣＯを用いて複数の周波数を生成することができる。従って、図１に示されたローカルオシレータ３０の個数より少ない個数のＶＣＯでローカルオシレータ３０を具現することができる。
【００２８】
電力合成器４０では、各ローカルオシレータ３０から出力されたカオス信号が合成され超広帯域のカオス信号が出力される。これにより、図４に示すように、１.５ＧＨｚないし６ＧＨｚの周波数帯域に渡ったカオス信号が発生する。
【００２９】
一方、電力合成器４０の出力端にはＢＰＦ６０が装着されており、ＢＰＦ６０はフィルタリング帯域を変えることができる可変ＢＰＦである。ＢＰＦ６０は、選択されたチャネルに該当する周波数帯域のカオス信号が出力されるように、フィルタリング帯域を可変しながらカオス信号を出力する。図６〜図９は、ＢＰＦ６０のフィルタリング帯域を変えることにより、ＢＰＦ６０から出力されるカオス信号の周波数帯域が移動することを示している。
【００３０】
このようなカオス信号発生器から出力されたカオス信号は、ＵＷＢ帯域に符合する周波数帯域に渡って形成され、複数のローカルオシレータ３０から出力された信号を合成させて形成される。従って、一定の周波数帯域幅をチャネルに設定し、フィルタを使用してチャネルに応じてフィルタリングする場合、チャネルに該当する周波数のみを出力させることができる。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施形態に係るカオス信号発生器の構成ブロック図である。
本実施形態のカオス信号発生器は、複数のパルス発生器１１０、複数のローカルオシレータ１３０、電力合成器１４０、ＢＰＦ１６０を含むという点は上述した実施形態と同一である。
ただ、上述の実施形態では、ローカルオシレータ３０の個数に応じて複数のＯＲゲート２０を使用していたが、本実施形態では一つのＯＲゲート１２０のみ使用する。これは、ＯＲゲート１２０から出力されるパルス信号が同一であるから可能であり、本実施形態ではＯＲゲート１２０から出力されたパルス信号を各ローカルオシレータ１３０に提供するために電力分配器１５０を使用する。
【００３２】
このように、本カオス信号発生器は、複数のローカルオシレータ３０、１３０を用いて複数のチャネルに対してカオス信号を生成し、このカオス信号を合成して超広帯域のカオス信号を生成することにより、フィルタを用いて所望するチャネルの周波数帯域のみを出力することができる。
【００３３】
従って、複数のチャネル構成が可能であり、各ユーザは互いに異なるチャネルを使用することができるため、ユーザ間の干渉が発生しない。これにより、一定の無線通信区間内で複数のユーザが無線通信を実行することができる。
【００３４】
一方、本カオス信号発生器はその構成が簡単であり低電力消費を達成することができ、そのサイズも小さい。更に、ＩＣに集積可能なデバイスから構成されることにより製造が簡便である。
【００３５】
以上で説明したように、本発明によると、複数のチャネルに分割可能なカオス信号を発生させることにより、一定の無線通信区間内で複数のユーザが同時に無線通信できるようにする。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る超広帯域の通信用カオス信号発生器の構成ブロック図である。
【図２】図１に示されるＯＲゲートの出力地点である(a)点で抽出される信号の波形図である。
【図３】図１のローカルオシレータのうち２,２５０ＭＨｚの発振周波数を生成するローカルオシレータの出力地点である(b)点で抽出される信号の波形図である。
【図４】図１の電力合成器の出力地点である(c)点で抽出される信号の波形図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るカオス信号発生器の構成ブロック図である。
【図６】ＢＰＦによるフィルタリング帯域の可変時に(d)点で出力されるカオス信号の波形図である。
【図７】ＢＰＦによるフィルタリング帯域の可変時に(d)点で出力されるカオス信号の波形図である。
【図８】ＢＰＦによるフィルタリング帯域の可変時に(d)点で出力されるカオス信号の波形図である。
【図９】ＢＰＦによるフィルタリング帯域の可変時に(d)点で出力されるカオス信号の波形図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１１０  パルス発生器
２０、１２０  ＯＲゲート
３０、１３０  ローカルオシレータ
４０、１４０  電力合成器
１５０  電力分配器
６０、１６０  ＢＰＦ
【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】
2009507449.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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