(57)【要約】【課題】  ２つの通信端末間の通信距離を正確に測定可能な通信システムを提供する。【解決手段】  通信システムは、送信機と、受信機とを備える。送信機及び受信機は、無線通信空間に配置される。送信機は、タイミングｔ１に同期してデータＤＡＴＴの受信機への送信を完了する。受信機は、送信機からのデータＤＡＲＲの受信が完了すると、一定時間ＳＩＦＳ経過後（タイミングｔ３）にデータＤＡＲＴの送信機への送信を開始する。そして、送信機は、タイミングｔ１と、受信機からのデータＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミングｔ６との間のトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて受信機との間の通信距離を決定する。【選択図】        図３
2006020274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信空間に配置される２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムであって、
前記無線通信空間を介したデータの送信を完了する送信機と、
前記送信機からのデータを前記無線通信空間を介して受信し、その受信したデータに対する応答のためのデータを前記無線通信空間を介して前記送信機へ送信する受信機とを備え、
前記送信機及び前記受信機は、基準クロックに同期して前記データを送受信し、
前記送信機は、前記受信機への前記データの送信を完了する第１のタイミングと前記受信機からの前記データを安定して受信し始める第２のタイミングとの間のトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、通信システム。
【請求項２】
前記第２のタイミングは、フレームの開始を示す信号の受信終了タイミングである、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記フレームの開始を示す信号は、スタートフレームデリミタである、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記受信機は、前記送信機からの前記データの受信完了後、応答時間経過後に前記データを前記送信機へ送信し、
前記送信機は、前記応答時間を含む一定時間を前記トータル時間から減算して前記データが前記受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記データは、先頭から同期信号部、フレーム開始部およびフレーム部を順次含み、
前記一定時間は、前記応答時間と、前記同期信号部の検出時間と、前記フレーム開始部の検出時間との和である、請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記受信機は、前記送信機から受信したデータに基づいて、前記送信機において生成された基準クロック信号を推定し、その推定した基準クロック信号に基づいて前記応答時間を決定して前記データを前記送信機へ送信する、請求項４または請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信機は、前記受信機との通信において、前記受信機から受信したデータに基づいて前記受信機において生成された第１の基準クロック信号を推定し、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相を前記推定した第１の基準クロック信号の位相と比較し、前記第２の基準クロック信号の位相が前記第１の基準クロック信号の位相とずれているとき、前記受信機との通信距離の変化を測定する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項８】
前記受信機は、前記送信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差に基づいて前記第１の基準クロック信号の位相を前記送信機において生成された第２の基準クロック信号の位相に一致させて応答時間を計測し、前記応答時間の計測後、前記データを前記送信機へ送信し、
前記送信機は、前記応答時間を含む一定時間を前記トータル時間から減算して前記データが前記受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項９】
前記受信機は、前記送信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差を時間長に変換するとともに、前記第１の基準クロック信号に同期して第１の応答時間を計測し、前記第１の応答時間の計測後、前記データおよび前記時間長を前記送信機へ送信し、
前記送信機は、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相に前記第１の基準クロック信号の位相が一致しているときの前記受信機における第２の応答時間に前記第１の応答時間が一致するように前記時間長に基づいて前記第１の応答時間を含む一定時間を調整し、その調整後の一定時間を前記トータル時間から減算して前記データが前記受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記送信機は、前記受信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差を時間長に変換するとともに、前記受信機において生成された第２の基準クロック信号の位相が前記第１の基準クロック信号の位相に一致しているときの前記受信機における第１の応答時間に前記第２の基準クロックに同期して計測された前記受信機の第２の応答時間が一致するように前記第２の応答時間を含む一定時間を調整し、その調整後の一定時間を前記トータル時間から減算して前記データが前記受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システムに関し、特に、２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおいては、物理層のプロトコルとしてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式が用いられ、データリンク層における媒体アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式が用いられている。
【０００３】
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、他の端末がパケットを送信中であるか否か、自分宛てのパケットが送信されているか否かを常に監視することにより通信の衝突を回避する方式である（非特許文献１）。即ち、各端末は、ネットワークが一定時間以上継続して空いていることを確認した後、データを送信する。
【０００４】
このように、従来の無線ＬＡＮシステムにおいては、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いてデータの通信が行なわれている。
【非特許文献１】小泉著，「図解でわかるデータ通信のすべて」，株式会社日本実業出版社，１９９９年１１月２０日，ｐ．２７２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の無線ＬＡＮシステムにおいては、２つの端末間の通信距離を測定することができないという問題があった。また、通信距離の測定の対象となる端末が通信距離を測定する端末から遠く離れた場合、通信距離を正確に測定することが困難であるという問題もあった。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、２つの通信端末間の通信距離を正確に測定可能な通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、通信システムは、無線通信空間に配置される２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムであって、送信機と受信機とを備える。送信機は、無線通信空間を介したデータの送信を完了する。受信機は、送信機からのデータを無線通信空間を介して受信し、その受信したデータに対する応答のためのデータを無線通信空間を介して送信機へ送信する。そして、送信機及び受信機は、基準クロックに同期してデータを送受信する。また、送信機は、受信機へのデータの送信を完了する第１のタイミングと受信機からのデータを安定して受信し始める第２のタイミングとの間のトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【０００８】
好ましくは、第２のタイミングは、フレームの開始を示す信号の受信終了タイミングである。
【０００９】
好ましくは、フレームの開始を示す信号は、スタートフレームデリミタである。
【００１０】
好ましくは、受信機は、送信機からの前記データの受信完了後、応答時間経過後にデータを送信機へ送信する。そして、送信機は、応答時間を含む一定時間をトータル時間から減算してデータが受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【００１１】
好ましくは、データは、先頭から同期信号部、フレーム開始部およびフレーム部を順次含む。そして、一定時間は、応答時間と、同期信号部の検出時間と、フレーム開始部の検出時間との和である。
【００１２】
好ましくは、受信機は、送信機から受信したデータに基づいて、送信機において生成された基準クロック信号を推定し、その推定した基準クロック信号に基づいて応答時間を決定してデータを送信機へ送信する。
【００１３】
好ましくは、送信機は、受信機との通信において、受信機から受信したデータに基づいて受信機において生成された第１の基準クロック信号を推定し、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相を推定した第１の基準クロック信号の位相と比較し、第２の基準クロック信号の位相が第１の基準クロック信号の位相とずれているとき、受信機との通信距離の変化を測定する。
【００１４】
好ましくは、受信機は、送信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差に基づいて第１の基準クロック信号の位相を送信機において生成された第２の基準クロック信号の位相に一致させて応答時間を計測し、応答時間の計測後、データを送信機へ送信する。送信機は、応答時間を含む一定時間をトータル時間から減算してデータが受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【００１５】
好ましくは、受信機は、送信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差を時間長に変換するとともに、第１の基準クロック信号に同期して第１の応答時間を計測し、第１の応答時間の計測後、データおよび時間長を送信機へ送信する。送信機は、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相に第１の基準クロック信号の位相が一致しているときの受信機における第２の応答時間に第１の応答時間が一致するように時間長に基づいて第１の応答時間を含む一定時間を調整し、その調整後の一定時間をトータル時間から減算してデータが受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【００１６】
好ましくは、送信機は、受信機から受信したデータの位相と自己が生成した第１の基準クロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差を時間長に変換するとともに、受信機において生成された第２の基準クロック信号の位相が第１の基準クロック信号の位相に一致しているときの受信機における第１の応答時間に第２の基準クロックに同期して計測された受信機の第２の応答時間が一致するように第２の応答時間を含む一定時間を調整し、その調整後の一定時間をトータル時間から減算してデータが受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明による通信システムにおいては、データが送信機と受信機との間で往復する往復時間だけ長くなる送信機と受信機間での通信の空き期間を計測して送信機と受信機との間の通信距離が決定される。そして、往復時間の計測は、送信機が受信機へデータを送信し終わる第１のタイミングと、送信機が受信機からのデータを安定して受信し始める第２のタイミングとの間で行なわれる。
【００１８】
従って、この発明によれば、送信機と受信機間での通信の空き期間を利用して送信機と受信機との間の通信距離を正確に決定できる。また、受信機が送信機から遠く離れても送信機と受信機との間の通信距離を正確に決定できる。
【００１９】
また、この発明による通信システムにおいては、送信機における基準クロック信号の位相が受信機における基準クロック信号の位相とずれた場合、送信機および受信機のいずれかが位相ずれを調整してデータが送信機と受信機との間で往復する往復時間が算出される。
【００２０】
従って、この発明によれば、送信機における基準クロック信号の位相が受信機における基準クロック信号の位相とずれても、送信機と受信機との距離を正確に決定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による通信システムの概略ブロック図である。通信システム１００は、送信機１０と、受信機３０とを備える。送信機１０及び受信機３０は、無線通信空間２０に配置される。そして、送信機１０及び受信機３０は、無線通信空間２０を介してＣＳＭＡ／ＣＡ方式により相互にデータ通信を行なう。
【００２３】
以下においては、送信機１０は、受信機３０との通信距離を測定する測定機であり、受信機３０は、被測定機であるとして説明する。
【００２４】
送信機１０は、無線通信空間２０における通信していない期間であるＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）を利用して、例えば、２．４ＧＨｚのキャリア周波数でデータを無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信する。そして、送信機１０は、受信機３０へのデータの送信が完了したタイミングと、受信機３０からのデータを安定して受信し始めるタイミングとの間の時間を計測し、その計測した時間に基づいて、後述する方法によって受信機３０までの通信距離を決定する。なお、送信機１０が受信機３０からのデー
タを安定して受信し始めるタイミングについては、後に詳細に説明する。
【００２５】
受信機３０は、送信機１０からのデータを無線通信空間２０を介して受信し、データの受信完了後、一定時間が経過するとデータを無線通信空間２０を介して送信機１０へ送信する。
【００２６】
図２は、図１に示す送信機１０の構成を示す概略ブロック図である。送信機１０は、アンテナ１１０と、選択器１２０，２４０と、増幅器１３０，２９０と、ミキサー１４０，２８０と、ローパスフィルタ１５０，２７０と、復調器１６０と、クロック調整器１７０と、キャリア検出器１８０と、Ａ／Ｄ変換器１９０と、カウンタ２００と、コントローラ２１０と、水晶発振器２２０と、クロック発生器２３０と、１／Ｎ分周器２５０と、変調器２６０とを含む。
【００２７】
アンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して電波を受信し、その受信した電波を選択器１２０へ送信する。また、アンテナ１１０は、選択器１２０からの電波を無線通信空間２０へ送信する。
【００２８】
選択器１２０は、端子１２１，１２２とスイッチ１２３とを含む。端子１２１は、増幅器１３０の入力に接続され、端子１２２は、増幅器２９０の出力に接続される。スイッチ１２３は、アンテナ１１０に接続される。選択器１２０は、コントローラ２１０からの信号ＳＬＴ１に基づいてスイッチ１２３を端子１２１と端子１２２との間で切換えることによりアンテナ１１０を増幅器１３０の入力または増幅器２９０の出力と接続する。より具体的には、選択器１２０は、コントローラ２１０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続し、コントローラ２１０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。
【００２９】
増幅器１３０は、アンテナ１１０が受信した受信電波を選択器１２０を介して入力し、その入力した受信電波を増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０からの受信電波と、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。
【００３０】
ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０からの電波の高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０及びキャリア検出器１８０へ出力する。復調器１６０は、ベースバンド信号の周波数ずれ信号を検出し、その検出した周波数ずれ信号をクロック調整器１７０及びＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。また、復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。
【００３１】
クロック調整器１７０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号に応じて通信の相手側のキャリア周波数を推定し、その推定したキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを生成してミキサー１４０及び選択器２４０へ出力する。キャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、データの受信を終了したことを検出し、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器１９０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデータＦＳＨＴをコントローラ２１０へ出力する。カウンタ２００は、コントローラ２１０から信号ＤＥＴＳ及び信号ＤＴＦをそれぞれ端子ＧＴＥ１，ＧＴＥ２に受け、クロック発生器２３０からクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを端子ＣＬＫＩＮに受ける。カウンタ２００は、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けると、端子ＣＬＫＩＮに受けたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを開始し、端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受けると、カウントを終了する。そして、カウンタ２００は、カウント値ＣＮＴを端子Ｑからコントローラ２１０へ出力する。
【００３３】
コントローラ２１０は、送信機１０がデータを受信するとき、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して端子ＳＥＬ１から選択器１２０へ出力し、送信機１０がデータを送信するときＬレベルの信号ＳＬＴ１を生成して端子ＳＥＬ１から選択器１２０へ出力する。
【００３４】
また、コントローラ２１０は、送信機１０がデータを受信するとき、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２を生成して端子ＳＥＬ２から選択器２４０へ出力し、送信機１０がデータを送信するとき、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２を生成して端子ＳＥＬ２から選択器２４０へ出力する。
【００３５】
更に、コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０から信号ＤＥＴＦを端子ＣＤＥＴに受けると、１／Ｎ分周器２５０からの分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの成分個数をカウントすることにより一定時間を計測する。そして、コントローラ２１０は、一定時間が経過するとデータを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。
【００３６】
更に、コントローラ２１０は、データの送信が終了すると、データの送信が終了したことを示す信号ＤＴＦを生成して端子ＴＦＨからカウンタ２００へ出力する。
【００３７】
更に、コントローラ２１０は、復調器１６０からのデータＤＡＴＡを端子ＲＤＡに受け、その受けたデータＤＡＴＡに基づいて、後述する方法によってデータＤＡＴＡを安定して受信し始めるタイミングを検出し、データＤＡＴＡを安定して受信し始めたことを示す信号ＤＥＴＳを生成して端子ＲＤＳからカウンタ２００へ出力する。
【００３８】
更に、コントローラ２１０は、ＩＦＳ終了後のデータ通信においてＡ／Ｄ変換器１９０からデータＦＳＨＴを端子ＲＤＩＦに受けると、通信の相手が移動していることを検知し、ＩＦＳにおける通信の相手との通信距離の変化を後述する方法によって測定する。
【００３９】
更に、コントローラ２１０は、端子ＲＤＡから受けたデータＤＡＴＡを端子ＨＯＳＴＩＦを介してパーソナルコンピュータ（図示せず）へ送信する。
【００４０】
水晶発振器２２０は、所定の周期信号を発生してクロック発生器２３０へ出力する。クロック発生器２３０は、水晶発振器２２０からの周期信号に基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを発生し、その発生したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをカウンタ２００及び選択器２４０へ出力する。
【００４１】
選択器２４０は、端子２４１，２４２とスイッチ２４３とを含む。端子２４１は、クロック調整器１７０に接続される。端子２４２は、クロック発生器２３０に接続される。スイッチ２４３は、１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０に接続される。そして、選択器２４０は、コントローラ２１０からＨレベルの信号ＳＬＴ２を受けるとスイッチ２４３を端子２４１に接続し、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。また、選択器２４０は、コントローラ２１０からＬレベルの信号ＳＬＴ２を受けるとスイッチ２４３を端子２４２に接続し、クロック発生器２３０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。
【００４２】
１／Ｎ分周器２５０は、選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴまたはＣＬＫ＿ＳＥＦをＮ分の１に分周し、その分周した分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂをコントローラ２１０へ出力する。
【００４３】
変調器２６０は、コントローラ２１０からのデータを所定の変調周波数によって変調し、その変調したデータをローパスフィルタ２７０へ出力する。ローパスフィルタ２７０は、変調器２６０からの変調データをベースバンド信号に変換してミキサー２８０へ出力する。
【００４４】
ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴまたはＣＬＫ＿ＳＥＦとを混合して増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。
【００４５】
なお、図１に示す受信機３０も、図２に示す送信機１０と同じ構成からなる。
【００４６】
図３は、送信データ及び受信データのタイミングチャートである。以下、送信機１０が受信機３０との間の通信距離を決定する方法について説明する。図３においては、データＤＡＴＴは、送信機１０が無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信するデータを表わし、データＤＡＲＲは、受信機３０が無線通信空間２０を介して送信機１０から受信するデータを表わし、データＤＡＲＴは、受信機３０が無線通信空間２０を介して送信機１０へ送信するデータを表わし、データＤＡＴＲは、送信機１０が無線通信空間２０を介して受信機３０から受信するデータを表わす。
【００４７】
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式においては、送信機１０は、１つのパケットＰＫＴ＿ｎ−１（ｎは自然数）を送信すると、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ）を含む待ち時間τ１＋ＳＩＦＳ＋τ２の後、肯定応答を受信する。そして、送信機１０は、肯定応答を受信した後、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ）という待ち時間と、ＢＡＣＫ＿ＯＦＦという待ち時間とが経過した後に、次のパケットＰＫＴ＿ｎを送信する。
【００４８】
この発明においては、送信機１０は、ＳＩＦＳという無線通信空間２０において通信していない期間を利用してデータ（１つのパケット）が受信機３０との間で往復する時間を計測し、その計測した往復時間に基づいて受信機３０との間の通信距離を決定する。
【００４９】
送信機１０は、データＤＡＴＴを無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信し始め、タイミングｔ１でデータＤＡＴＴの送信を終了する。そして、受信機３０は、無線通信空間２０を介して送信機１０からのデータＤＡＲＲを受信し始め、送信機１０におけるデータＤＡＴＴの送信終了がタイミングｔ２で受信機３０へ伝搬される。即ち、データが無線通信空間２０を介して送信機１０から受信機３０へ伝搬される時間は、τ１である。
【００５０】
受信機３０は、送信機１０からのデータＤＡＲＲの受信を終了した後、一定時間ＳＩＦＳが経過するまで待機し、一定時間ＳＩＦＳが経過するタイミングｔ３で無線通信空間２０を介してデータＤＡＲＴの送信機１０への送信を開始する。そして、送信機１０は、無線通信空間２０を介して受信機３０からのデータＤＡＴＲを受信し始め、受信機３０におけるデータＤＡＲＴの送信開始がタイミングｔ４で送信機１０へ伝搬される。その後、送信機１０は、後述する方法によってデータＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミングｔ６、即ち、フレーム開始部の終了位置を検出する。
【００５１】
受信機３０におけるデータＤＡＲＴの送信開始が送信機１０へ伝搬されるタイミングは、タイミングｔ４であるので、データが受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間は、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの時間τ３であるが、この発明においては、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの時間τ３をデータが受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間とするのではなく、タイミングｔ５と送信機１０がデータＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミングｔ６との間の時間τ２をデータが受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間とする。即ち、データのフレーム開始部ＳＦＤの終了位置が無線通信空間２０を介して受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間が、データが受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間τ２となる。
【００５２】
なお、タイミングｔ５からタイミングｔ６までの時間τ２をデータが受信機３０から送信機１０へ伝搬される時間とする理由については後述する。
【００５３】
送信機１０のカウンタ２００は、上述したように、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けるとクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数をカウントし始め、端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受けるとクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを停止する。つまり、カウンタ２００は、タイミングｔ１からタイミングｔ６までの間におけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数をカウントする。
【００５４】
そして、カウント値ＣＮＴにクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの周期長を乗算すれば、タイミングｔ１からタイミングｔ６までのトータル時間Ｔｔｏｔａｌが得られる。その結果、次式が成立する。
【００５５】
Ｔｔｏｔａｌ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２・・・（１）
一定時間Ｔｆｉｘは、上述したようにコントローラ２１０によって計測されるので、トータル時間Ｔｔｏｔａｌから一定時間Ｔｆｉｘを減算すると、τ１＋τ２が得られる。このτ１＋τ２は、データが送信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間である。
【００５６】
なお、受信機３０において計測される一定時間Ｔｆｉｘは、予め送信機１０と受信機３０との間で次式によって決定されており、送信機１０のコントローラ２１０は、決定された一定時間Ｔｆｉｘを保持している。従って、送信機１０は、式（１）に基づいて往復時間τ１＋τ２を容易に演算できる。
【００５７】
なお、一定時間Ｔｆｉｘは、次式により決定される。
【００５８】
Ｔｆｉｘ＝ＳＩＦＳ＋ＳＹＮＣ＋ＳＦＤ・・・（２）
式（２）より、一定時間Ｔｆｉｘは、ＳＩＦＳ（受信機３０の応答時間）と、同期信号部ＳＹＮＣの検出時間と、フレーム開始部ＳＦＤの検出時間との和として決定される。
【００５９】
受信機３０が移動を停止しているとき、送信機１０におけるデータの送信終了が受信機３０へ伝搬される伝搬時間τ１は、受信機３０におけるデータの送信開始が送信機１０へ伝搬される伝搬時間τ２と等しいので、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２が送信機１０と受信機３０との間のデータの伝搬時間になる。
【００６０】
従って、送信機１０のコントローラ２１０は、時間（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算することにより送信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する。
【００６１】
図３から明らかなように、一定時間Ｔｆｉｘは、固定値であるので、トータル時間Ｔｔｏｔａｌは、データの伝搬時間τ１＋τ２だけ長くなる。
【００６２】
従って、この発明は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌが送信機１０と受信機３０との間のデータの伝搬時間τ１＋τ２だけ長くなることを利用して送信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定することを特徴とする。
【００６３】
図４は、送信機１０が受信機３０からのデータＤＡＴＡを安定して受信し始めるタイミングｔ６を検出する方法を説明するための図である。送信機１０と受信機３０との間で送受信されるデータＤＡＴＡであるパケットＰＫＴは、同期信号部ＳＹＮＣと、フレーム開始部ＳＦＤと、フレーム部ＦＲＭとからなる。同期信号部ＳＹＮＣは、パケットＰＫＴの先頭に設けられる。フレーム開始部ＳＦＤは、同期信号部ＳＹＮＣに続いて設けられる。フレーム部ＦＲＭは、フレーム開始部ＳＦＤに続いて設けられる。
【００６４】
同期信号部ＳＹＮＣは、送信機１０と受信機３０との間でデータＤＡＴＡを送受信するときの同期を取るためのデータを配置するフィールドである。フレーム開始部ＳＦＤは、スタートフレームデリミタ（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ  Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）と呼ばれ、フレーム部ＦＲＭの開始を示すフィールドである。そして、フレーム開始部ＳＦＤは、例えば、［１０１０１０１１］の８ビットパターンからなる。フレーム部ＦＲＭは、送受信の対象となるデータを配置するフィールドである。
【００６５】
送信機１０は、上述した構成からなるパケットＰＫＴをタイミングｔ１で受信機３０へ送信し終わる。そして、送信機１０は、タイミングｔ４で受信機３０からパケットＰＫＴを受信し始める。
【００６６】
その結果、送信機１０は、タイミングｔ４からタイミングｔ６までの期間、パケットＰＫＴの同期信号部ＳＹＮＣおよびフレーム開始部ＳＦＤを受信する。同期信号部ＳＹＮＣを受信している期間、送信機１０が受信したデータは不連続であり、送信機１０の受信回路（増幅器１３０、ミキサー１４０、復調器１６０、キャリア検出器１８０およびコントローラ２１０）は同調が取れておらず、利得が不安定であり、更に、同期データも復調不可能である。
【００６７】
しかし、同期信号部ＳＹＮＣの受信を継続するに従って、即ち、タイミングｔ６に近づくに従って徐々にデータが連続し、利得も安定し始め、同期データも復調可能になる。そして、フレーム開始部ＳＦＤの受信を終了するタイミングｔ６では、送信機１０の受信回路（増幅器１３０、ミキサー１４０、復調器１６０、キャリア検出器１８０およびコントローラ２１０）は同調がとれている。
【００６８】
従って、この発明においては、フレーム開始部ＳＦＤの受信を終了するタイミングｔ６を送信機１０が受信機３０からのデータを安定して受信し始めるタイミングとする。
【００６９】
そして、送信機１０のコントローラ２１０は、復調器１６０からデータＤＡＴＡを受け、その受けたデータＤＡＴＡに基づいてフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出する。より具体的には、フレーム開始部ＳＦＤは、上述したように［１０１０１０１１］の８ビットパターンからなるので、コントローラ２１０は、この８ビットパターンの最後の２ビットである［１１］をデータＤＡＴＡから検出することにより、フレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出する。
【００７０】
コントローラ２１０は、フレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出すると、信号ＤＥＴＳを生成して端子ＲＤＳからカウンタ２００へ出力する。
【００７１】
このように、パケットＰＫＴの同期信号部ＳＹＮＣを受信している期間、送信機１０の受信回路（増幅器１３０、ミキサー１４０、復調器１６０、キャリア検出器１８０およびコントローラ２１０）は同調が取れず、利得が不安定であり、更に、同期データも復調不可能である。そして、受信機３０が送信機１０から遠く離れている場合、受信機３０からのデータの受信は、同期信号部ＳＹＮＣを受信する期間、一層、不安定になる。
【００７２】
しかし、受信機３０が送信機１０から遠く離れていても、送信機１０がフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出するタイミングｔ６では、送信機１０の受信回路（増幅器１３０、ミキサー１４０、復調器１６０、キャリア検出器１８０およびコントローラ２１０）は同調が取れているので、送信機１０は受信機３０からのデータを安定して受信できる。
【００７３】
従って、この発明においては、タイミングｔ５からタイミングｔ６までの時間τ２をデータが受信機３０から送信機１０へ伝搬する時間とすることにしたものである。
【００７４】
図５は、送信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、送信機１０のコントローラ２１０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力し、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２を生成して選択器２４０へ出力する。そして、選択器１２０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。また、選択器２４０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２に応じてスイッチ２４３を端子２４２に接続する。
【００７５】
一方、受信機３０のコントローラ２１０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力し、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２を生成して選択器２４０へ出力する。そして、選択器１２０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続する。また、選択器２４０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２に応じてスイッチ２４３を端子２４１に接続する。
【００７６】
送信機１０のコントローラ２１０は、データを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。変調器２６０は、コントローラ２１０からのデータを所定の変調周波数によって変調してローパスフィルタ２７０へ出力する。ローパスフィルタ２７０は、変調データの高周波ノイズを除去してベースバンド信号をミキサー２８０へ出力する。
【００７７】
また、送信機１０の水晶発振器２２０は、所定の周期信号を発生してクロック発生器２３０へ出力する。クロック発生器２３０は、周期信号に基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを発生してカウンタ２００及び選択器２４０へ出力する。そして、選択器２４０は、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦとを混合して増幅器２９０へ出力する。つまり、ミキサー２８０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期させて増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、増幅器２９０の出力をアンテナ１１０を介して送信する。これにより、データの受信機３０への送信が開始される（ステップＳ１）。
【００７８】
その後、データが無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信され、送信機１０におけるデータの送信が終了すると（ステップＳ２）、送信機１０のコントローラ２１０は、信号ＤＴＦを生成してカウンタ２００へ出力する。そして、カウンタ２００は、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けると、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを開始する（ステップＳ３）。
【００７９】
送信機１０から送信されたデータは、無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信される。受信機３０のアンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して受信したデータを選択器１２０を介して増幅器１３０に供給する。増幅器１３０は、選択器１２０から供給されたデータを増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０の出力とクロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。つまり、ミキサー１４０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期させてローパスフィルタ１５０へ出力する。ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０の出力から高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０及びキャリア検出器１８０へ出力する。
【００８０】
復調器１６０は、ベースバンド信号の周波数ずれ信号を検出し、その検出した周波数ずれ信号をクロック調整器１７０及びＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。また、復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。クロック調整器１７０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号に応じて送信機１０のキャリア周波数を推定し、その推定したキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを生成してミキサー１４０及び選択器２４０へ出力する。これにより、受信機３０は、通信の相手である送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期してデータＤＡＴＡを受信する（ステップＳ４）。
【００８１】
受信機３０のキャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、データの受信を終了したことを検出し（ステップＳ５）、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【００８２】
一方、受信機３０のコントローラ２１０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。また、選択器２４０は、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。１／Ｎ分周器２５０は、クロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴをＮ分の１に分周し、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂをコントローラ２１０へ出力する。
【００８３】
そして、コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０からの信号ＤＥＴＦを端子ＣＤＥＴに受けると、端子ＭＣＬＫに受けた分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの成分個数をカウントして一定時間ＳＩＦＳを計測する。つまり、受信機３０は、データの送信を一定時間ＳＩＦＳだけ待機する（ステップＳ６）。
【００８４】
このように、受信機３０は、クロック調整器１７０によって推定された送信機１０のキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに基づいて一定時間ＳＩＦＳを計測する。
【００８５】
一定時間ＳＩＦＳが経過すると、受信機３０のコントローラ２１０は、データを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。そして、変調器２６０は、データを所定の変調周波数によって変調する。ローパスフィルタ２７０は、変調データの高周波ノイズを除去してベースバンド信号をミキサー２８０へ出力する。ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合して増幅器２９０へ出力する。つまり、ミキサー２８０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期させて増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、増幅器２９０の出力をアンテナ１１０を介して送信する。これにより、受信機３０から送信機１０へのデータの送信が開始される（ステップＳ７）。
【００８６】
このように、受信機３０は、送信機１０からのデータを送信機１０におけるキャリア周波数と同じキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期して送受信する。
【００８７】
その後、送信機１０のコントローラ２１０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続する。
【００８８】
そして、送信機１０のアンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して受信したデータを選択器１２０を介して増幅器１３０に供給する。増幅器１３０は、選択器１２０から供給されたデータを増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０の出力とクロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０の出力から高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０へ出力する。
【００８９】
復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。そして、コントローラ２１０は、復調器１６０から受けたデータＤＡＴＡに基づいて、上述した方法によってフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出する。これにより、送信機１０は、受信機３０からのデータＤＡＴＡの受信を開始する（ステップＳ８）。
【００９０】
そして、コントローラ２１０は、フレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出すると、データの受信を開始したことを示す信号ＤＥＴＳを生成してカウンタ２００へ出力する。
【００９１】
カウンタ２００は、コントローラ２１０から端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受けると、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを終了し、カウント値ＣＮＴを端子Ｑからコントローラ２１０へ出力する。コントローラ２１０は、端子ＴＡＶにカウント値ＣＮＴを受けると、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂに基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの周期長を演算し（送信機１０においては、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを分周して生成される）、その演算した周期長をカウント値ＣＮＴに乗算してトータル時間Ｔｔｏｔａｌを演算する（ステップＳ９）。
【００９２】
コントローラ２１０は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌを演算すると、トータル時間Ｔｔｏｔａｌから一定時間Ｔｆｉｘを減算して往復時間τ１＋τ２を演算する。そして、コントローラ２１０は、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算して送信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する（ステップＳ１０）。
【００９３】
これにより、一連の動作が終了する。
【００９４】
上述したように、受信機３０は、通信の相手である送信機１０のキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに基づいて一定時間ＳＩＦＳを計測する（ステップＳ６参照）。また、受信機３０は、送信機１０からのデータを送信機１０におけるキャリア周波数と同じキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期して送受信する（ステップＳ４，Ｓ７参照）。
【００９５】
従って、受信機３０におけるデータの受信終了タイミング、一定時間ＳＩＦＳの長さ及びデータの送信開始タイミングを送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して決定することができ、送信機１０は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２を正確に計測できる。その結果、送信機１０と受信機３０との間の通信距離を正確に決定できる。
【００９６】
また、送信機１０は、受信機３０からのデータＤＡＴＡに含まれるフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出すると、トータル時間Ｔｔｏｔａｌの計測を終了するので（ステップＳ９参照）、トータル時間Ｔｔｏｔａｌを正確に決定できる。即ち、受信機３０が送信機１０から遠く離れていても、送信機１０は受信機３０からのデータの受信を開始するタイミングを正確に決定でき、データが受信機３０から送信機１０へ伝搬する伝搬時間τ２を正確に決定できる。そして、トータル時間Ｔｔｏｔａｌを正確に決定できる。
【００９７】
その結果、送信機１０と受信機３０との間の通信距離を正確に決定できる。
【００９８】
なお、一定時間ＴｆｉｘをＣＳＭＡ＿ＣＡ方式を用いた無線ＬＡＮシステムにおけるＳＩＦＳよりも長いＰＩＦＳに設定してもよい。
【００９９】
ＳＩＦＳ及びＰＩＦＳは、無線ＬＡＮシステムに接続された各端末にとって固定された一定時間であるので、ＳＩＦＳまたはＰＩＦＳを一定時間Ｔｆｉｘとして用いることにより、送信機１０と受信機３０との通信距離を正確に決定できる。
【０１００】
送信機１０は、無線通信空間２０において通信していない期間（ＩＦＳ）を利用して上述した方法によって受信機３０との間の通信距離を決定した後、即ち、空き期間の終了後、受信機３０との間でデータ通信を行ない、受信機３０へ送信したデータの位相が受信機３０から受信するデータの位相とずれているか否かを判定する。そして、送信機１０は、受信機３０へ送信したデータの位相が受信機３０から受信するデータの位相とずれているとき、受信機３０が移動していると判定し、空き期間における受信機３０との通信距離の変化を測定する。
【０１０１】
より具体的には、送信機１０は、上述した方法によってデータを自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して受信機３０へ送信する。そして、受信機３０は、送信機１０から受信したデータを、自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して送信機１０へ送信する。通常のデータ通信時においては、受信機３０は、通信の相手である送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ（＝ＣＬＫ＿ＰＡＴ）ではなく、自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期してデータを送信する。
【０１０２】
送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔとし、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒとする。また、送信機１０がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期して受信機３０へ送信したデータをＤＡＴＡ＿Ｔとし、受信機３０がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期して送信機１０へ送信したデータをＤＡＴＡ＿Ｒとする。
【０１０３】
その結果、送信機１０は、データＤＡＴＡ＿Ｔを受信機３０へ送信し、データＤＡＴＡ＿Ｒを受信機３０から受信する。そして、送信機１０は、データＤＡＴＡ＿Ｔの位相がデータＤＡＴＡ＿Ｒの位相とずれているか否かを判定する。
【０１０４】
即ち、送信機１０の復調器１６０は、受信機３０から受信したデータＤＡＴＡ＿Ｒの周波数ずれ信号、つまり、データＤＡＴＡ＿Ｒの位相ずれを検出してＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１９０は、復調器１６０からの位相ずれをアナログ信号からデジタル信号に変換してデータＦＳＨＴをコントローラ２１０へ出力する。従って、Ａ／Ｄ変換器１９０は、位相ずれのデータＦＳＨＴを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【０１０５】
コントローラ２１０は、データＦＳＨＴを端子ＲＤＩＦに受けることによりデータＤＡＴＡ＿Ｒに位相ずれが生じていることを検知する。そして、コントローラ２１０は、データＤＡＴＡ＿Ｒに位相ずれが生じているとき、次の方法により空き期間における受信機３０との通信距離の変化を測定する。
【０１０６】
受信機３０が移動を停止しているとき、伝搬時間τ１は伝搬時間τ２と等しいので、トータル時間をＴｔｏｔａｌ１とすると、データが送信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間は、２τ１＝ａ（＝Ｔｔｏｔａｌ１−Ｔｆｉｘ）によって表わすことができる。また、受信機３０が移動しているとき、トータル時間をＴｔｏｔａｌ２とすると、データが送信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間は、τ１＋τ２＝ｂ（＝Ｔｔｏｔａｌ２−Ｔｆｉｘ）と表わすことができる。
【０１０７】
従って、この２つの式から｜τ１−τ２｜＝｜ａ−ｂ｜となり、空き期間における送信機１０と受信機３０との間の通信距離の変化は、｜ａ−ｂ｜×ｃとなる。
【０１０８】
コントローラ２１０は、受信機３０が停止しているときの往復時間ａを記憶しており、受信機３０が移動していると判定したとき、計測した往復時間ｂを用いて上記のように通信距離の変化｜ａ−ｂ｜×ｃを演算する。
【０１０９】
なお、受信機３０から受信したデータＤＡＴＡ＿Ｒの位相が受信機３０へ送信したデータＤＡＴＡ＿Ｔの位相とずれていると判定することは、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相が送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相とずれていると判定することに相当する。データＤＡＴＡ＿Ｒは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期し、データＤＡＴＡ＿Ｔは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期しているからである。
【０１１０】
なお、一般的には、データを変調する変調周波数は、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ，ＣＬＫ＿ＰＡＴのキャリア周波数（搬送周波数）と等しいが、変調周波数がキャリア周波数と異なる場合もあるので、この発明においては、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ，ＣＬＫ＿ＰＡＴは、変調周波数及びキャリア周波数のいずれかに基づいて生成されていればよい。
【０１１１】
図６は、通信の空き時間と通信距離との関係を示す図である。図６において、縦軸は、実測された通信の空き時間を表し、横軸は、実測された通信距離を表す。そして、通信距離は、上述した方法によって測定された送信機１０と受信機３０との間の通信距離である。
【０１１２】
図６に示すように、通信の空き時間は、送信機１０と受信機３０との間の通信距離に応じて長くなる。より具体的には、通信の空き時間は、送信機１０と受信機３０との間の通信距離が３５０ｍまでの範囲において、通信距離に比例して長くなる。
【０１１３】
上述したように、通信の空き時間Ｔｔｏｔａｌは、τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２によって表され、送信機１０と受信機３０との間のデータの伝搬時間τ１＋τ２に応じて変化する。そして、伝搬時間τ１＋τ２は、送信機１０と受信機３０との間の通信距離に比例して変化する。その結果、通信の空き時間Ｔｔｏｔａｌは、送信機１０と受信機３０との間の通信距離に比例して変化する。
【０１１４】
従って、実測された通信の空き時間は、データの伝搬時間τ１＋τ２が通信距離に応じて長くなったことを反映したものになっている。
【０１１５】
また、受信機３０が送信機１０から約３５０ｍと遠く離れた場合でも、通信の空き時間は、通信距離に応じて長くなっており、送信機１０が受信機３０からのデータを受信し始めるタイミングをフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出するタイミングｔ６とすることによって通信の空き時間を正確に実測できることが解る。
【０１１６】
なお、この発明においては、送信機１０から受信機３０へのデータの送信を終了するタイミングｔ１からフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出するタイミングｔ６までの時間を計測することは、送信機１０から受信機３０へのデータの送信を完了する第１のタイミングと、送信機１０が受信機３０からのデータを安定して受信し始める第２のタイミングとの間のトータル時間を計測することに相当する。
【０１１７】
また、タイミングｔ６は、フレーム（フレーム部ＦＲＭ）の開始を示す信号であるフレーム開始部ＳＦＤ（＝フレームスタートデリミタ）の受信終了タイミングに相当する。
【０１１８】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、送信機１０が生成したクロック信号の位相と受信機３０が生成したクロック信号の位相とが等しいことを前提として送信機１０と受信機３０との間の距離を計測する方法について説明した。
【０１１９】
しかし、実際には、送信機１０が生成したクロック信号の位相と受信機３０が生成したクロック信号の位相とがずれることもある。このような場合、ＳＩＦＳが一定にならず、送信機１０と受信機３０との間の距離を正確に計測できない。
【０１２０】
図７は、送信機１０が生成したクロック信号の位相に対して受信機３０が生成したクロック信号の位相がずれている場合の受信信号のサンプリングタイミングの変化を示す図である。
【０１２１】
受信機３０は、受信信号ＲＤを受信し、ＳＩＦＳ経過後、送信信号ＴＤを送信機１０へ送信する。この場合、受信機３０において生成されたクロック信号の位相が送信機１０において生成されたクロック信号の位相に対してずれている場合、ＳＩＦＳは一定にならない。
【０１２２】
ＳＩＦＳは、受信信号ＲＤを受信し終わるタイミングｔｆと送信信号ＴＤを送信し始めるタイミングｔｉとの間の時間長に相当する。受信信号ＲＤ＿Ｆは、受信信号ＲＤの終わりの部分を示す信号である。
【０１２３】
クロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮ（Ｎは正の整数）の各々は、受信機３０において生成されるクロック信号であり、その位相は、送信機１０において生成されたクロック信号の位相に対して示されている。従って、図７においては、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮは、その位相が送信機１０において生成されたクロック信号の位相に対して種々変化していることを示している。
【０１２４】
受信信号ＲＤ＿Ｆをクロック信号ＣＬＫ１に同期してサンプリングしたとき、受信信号ＲＤ＿Ｆの終了タイミングｔｆは、サンプリングタイミングＳＴ１によって検出される。また、受信信号ＲＤ＿Ｆをクロック信号ＣＬＫ２に同期してサンプリングしたとき、受信信号ＲＤ＿Ｆの終了タイミングｔｆは、サンプリングタイミングＳＴ２によって検出される。更に、受信信号ＲＤ＿Ｆをクロック信号ＣＬＫＮに同期してサンプリングしたとき、受信信号ＲＤ＿Ｆの終了タイミングｔｆは、サンプリングタイミングＳＴＮによって検出される。
【０１２５】
従って、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮの位相が送信機１０において生成されたクロック信号の位相に対して種々変化すると、受信信号ＲＤ＿Ｆの終了タイミングｔｆの検出タイミングが種々変化し、ＳＩＦＳは、一定にならない。その結果、送信機１０と受信機３０との間の距離を正確に測定できない。
【０１２６】
そこで、この実施の形態２においては、受信機３０において生成されたクロック信号の位相が送信機１０において生成されたクロック信号の位相に対してずれた場合にも、送信機１０と受信機３０との間の距離を正確に測定する方法について説明する。
【０１２７】
図８は、実施の形態２による受信機３０Ａの構成を示す概略ブロック図である。実施の形態２による受信機３０Ａは、実施の形態１による受信機３０の構成（図２参照）において、キャリア検出器１８０および１／Ｎ分周器２５０をそれぞれキャリア検出器１８０Ａおよび１／Ｎ分周器２５０Ａに代えたものであり、その他は、図２に示す構成と同じである。
【０１２８】
キャリア検出器１８０Ａは、ローパスフィルタ１５０から受けたベースバンド信号に基づいて、後述する方法によって、送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対する受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相差θｄを検出するとともに、データの受信を終了したことを検出する。
【０１２９】
そして、キャリア検出器１８０Ａは、検出した位相差θｄを１／Ｎ分周器２５０Ａへ出力し、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【０１３０】
１／Ｎ分周器２５０Ａは、選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴまたはＣＬＫ＿ＳＥＦをＮ分の１に分周し、その分周した分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの位相をキャリア検出器１８０Ａから受けた位相差θｄだけ進めて分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの位相を送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致させる。そして、１／Ｎ分周器２５０Ａは、その位相を一致させた分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴをコントローラ２１０へ出力する。
【０１３１】
図９は、送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対する受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相差θｄを検出する方法を説明するための図である。
【０１３２】
受信機３０Ａは、送信機１０から受信データＤＡＲＲを受信する。そして、受信機３０Ａのキャリア検出器１８０Ａは、ローパスフィルタ１５０からの受信データＤＡＲＲをクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒ１に同期してサンプリングし、受信データＤＡＲＲの受信終了をサンプリングタイミングＳＴ１において検出する。
【０１３３】
受信データＤＡＲＲは、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）によって変調されたデータである。従って、受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒ１の位相が送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致している場合、受信データＤＡＲＲの受信終了を検出するサンプリングタイミングは、受信データＤＡＲＲの終了タイミングｔ＿ｄｆに一致する。
【０１３４】
しかし、実際には、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒ１の位相は、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相とずれているので、受信データＤＡＲＲの終了を検出するサンプリングタイミングＳＴ１は、受信データＤＡＲＲの終了タイミングｔ＿ｄｆに一致しない。
【０１３５】
そこで、キャリア検出器１８０Ａは、受信データＤＡＲＲをｓｉｎ（ωｔ＋θｄ）によって表し、ｓｉｎ（ωｔ＋θｄ）が実際に受信した受信データＤＡＲＲに一致するように位相差θｄを決定する。これにより、キャリア検出器１８０Ａは、位相差θｄを検出する。図９においては、位相差θｄは、θｄ１である。
【０１３６】
キャリア検出器１８０Ａは、位相差θｄを検出すると、その検出した位相差θｄを１／Ｎ分周器２５０Ａへ出力する。１／Ｎ分周器２５０Ａは、選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒ１をＮ分の１に分周して分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂを生成し、その生成した分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの位相をキャリア検出器１８０Ａから受けた位相差θｄ１だけ進めて分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴを生成する。これにより、送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致した分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴが生成される。
【０１３７】
受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒ２である場合、キャリア検出器１８０Ａは、上述した方法によって位相差θｄ２を検出する。そして、１／Ｎ分周器２５０Ａは、分周ブロック信号ＣＬＫ＿Ｂの位相を位相差θｄ２だけ進めて分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴを生成する。
【０１３８】
図１０は、ＱＰＳＫによって変調されたデータの信号空間図である。図１０において、横軸は、位相の同相成分Ｉを表し、縦軸は、位相の直交成分Ｑを表す。受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相が送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対してずれていない場合、受信データＤＡＲＲは、正方形１の４個の頂点に存在する成分ＳＳ１〜ＳＳ４からなる。
【０１３９】
しかし、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対してずれている場合、受信データＤＡＲＲは、正方形２の４個の頂点に存在する成分ＳＳ’１〜ＳＳ’４からなる。正方形２の対角線４は、正方形１の対角線３に対してずれている。従って、横軸に対する対角線３の角度と横軸に対する対角線４の角度との差が位相差θｄになる。
【０１４０】
そこで、キャリア検出器１８０Ａは、図１０に示す信号空間図を保持しており、送信機１０から受信した受信データＤＡＲＲの成分を信号空間図にプロットして対角線３の角度と対角線４の角度との差を位相差θｄとして検出するようにしてもよい。
【０１４１】
このように、キャリア検出器１８０Ａは、上述した２つの方法のいずれか一方の方法により、送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対する受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相差θｄを検出する。
【０１４２】
図１１は、送信データ及び受信データの他のタイミングチャートである。クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致している場合、ＳＩＦＳは、タイミングｔ２とタイミングｔ３との間の時間長に等しい。
【０１４３】
しかし、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対してクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がずれている場合、ＳＩＦＳは、タイミングｔ２とタイミングｔ７との間の時間長ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆまで延長される。
【０１４４】
そうすると、受信機３０Ａが送信機１０へ送信する送信データＤＡＲＴに含まれるフレーム開始部ＳＦＤの終了タイミングであるスタートフレームデリミタのタイミングは、タイミングｔ５からタイミングｔ９へずれる。その結果、送信機１０が受信機３０Ａからの受信データＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミングは、タイミングｔ６からタイミングｔ１０までずれ、送信機１０は、送信データＤＡＴＴの送信を完了してから受信データＤＡＴＲを安定して受信し始めるまでの時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２を計測する。
【０１４５】
この場合、タイミングｔ５からタイミングｔ９までの時間長は、タイミングｔ６からタイミングｔ１０までの時間長に等しく、上述した位相差θｄに相当する時間長ｔｄ（＝θｄ／ω）である。また、タイミングｔ３からタイミングｔ７までの時間長も、時間長ｔｄに等しい。
【０１４６】
送信機１０は、受信機３０Ａにおける応答時間を含む一定時間をＴｆｉｘと把握しているので、時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から一定時間Ｔｆｉｘを減算しても送信機１０と受信機３０Ａとの間の往復時間τ１＋τ２を求めることができない。図１１から明らかなように、Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＝Ｔｆｉｘ＋ｔｄであり、一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相とクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相との位相差θｄ（＝ωｔｄ）に応じて変化するからである。
【０１４７】
そこで、上述したように、受信機３０Ａにおいて、１／Ｎ分周器２５０Ａは、キャリア検出器１８０Ａが検出した位相差θｄ（時間軸においては時間ｔｄに相当）だけ位相を進めて分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴ（送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致するクロック信号）を生成し、コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０Ａから信号ＤＥＴＦを受けると、分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴの成分個数をカウントして一定時間を計測する。
【０１４８】
そして、受信機３０Ａのコントローラ２１０は、一定時間の計測後、データを送信機１０へ送信するので、送信機１０は、タイミングｔ６において受信データＤＡＴＲを安定して受信し始める。その結果、送信機１０が計測する送信データＤＡＴＴの送信完了から受信データＤＡＴＲの受信開始までの時間は、τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２となり、送信機１０において時間τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２から一定時間Ｔｆｉｘを減算することによって、データが送信機１０と受信機３０Ａとの間を往復する往復時間は、τ１＋τ２となる。そうすると、実施の形態１において説明した方法によって送信機１０と受信機３０Ａとの間の距離を正確に計測できる。
【０１４９】
図１２は、実施の形態２における送信機１０と受信機３０Ａとの間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図５に示すフリーチャートのステップＳ６をステップＳ６Ａ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｃに代えたものであり、その他は、図５に示すフローチャートと同じである。
【０１５０】
受信機３０Ａのキャリア検出器１８０Ａは、データの受信を終了したことを検出すると（ステップＳ５）、上述した方法によって、送信機１０におけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相と受信機３０Ａにおけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相との位相差θｄを検出し（ステップＳ６Ａ）、その検出した位相差θｄを１／Ｎ分周器２５０Ａへ出力する。また、キャリア検出器１８０Ａは、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【０１５１】
１／Ｎ分周器２５０Ａは、選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをＮ分の１に分周して分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂを生成し、その生成した分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの位相を位相差θｄだけ進めて分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴを生成する（ステップＳ６Ｂ）。そして、１／Ｎ分周器２５０Ａは、分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴをコントローラ２１０の端子ＭＣＬＫへ出力する。
【０１５２】
コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０Ａからの信号ＤＥＴＦを端子ＣＤＥＴに受けると、端子ＭＣＬＫに受けた分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴの成分個数をカウントして応答時間ＳＩＦＳを計測する。つまり、受信機３０Ａは、分周クロック信号ＣＬＫ＿ＢＴに基づいて、応答時間ＳＩＦＳだけ待機する（ステップＳ６Ｃ）。
【０１５３】
その後、実施の形態１において説明したステップＳ７〜ステップＳ１０が実行され、送信機１０と受信機３０Ａとの間の距離が決定される。
【０１５４】
［送受信機間の距離を正確に計測する他の方法１］
上記においては、受信機３０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相と送信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相との位相差を受信機３０Ａにおいて調整することによって送信機１０と受信機３０Ａとの間の距離を正確に計測する方法について説明した。
【０１５５】
この実施の形態２においては、受信機３０Ａが検出した位相差θｄに相当する時間長ｔｄを送信機１０へ送信し、送信機１０が時間長ｔｄに基づいて往復時間τ１＋τ２を正確に求めるようにしてもよい。
【０１５６】
この場合、受信機は、図１３に示す受信機３０Ｂからなる。図１３は、実施の形態２による受信機の構成を示す他の概略ブロック図である。実施の形態２による受信機３０Ｂは、実施の形態１による受信機３０の構成（図２参照）において、キャリア検出器１８０およびコントローラ２１０をそれぞれキャリア検出器１８０Ｂおよびコントローラ２１０Ａに代えたものであり、その他は、図２に示す構成と同じである。
【０１５７】
キャリア検出器１８０Ｂは、ローパスフィルタ１５０からの受信データに基づいて、キャリア検出器１８０Ａと同じ方法によって位相差θｄを検出し、その検出した位相差θｄをコントローラ２１０Ａへ出力するとともに、受信データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０Ａへ出力する。
【０１５８】
コントローラ２１０Ａは、キャリア検出器１８０Ｂから信号ＤＥＴＦおよび位相差θｄを端子ＣＤＥＴに受ける。そして、コントローラ２１０Ａは、位相差θｄを時間長ｔｄ＝θｄ／ωに変換する。また、コントローラ２１０Ａは、端子ＣＤＥＴに信号ＤＥＴＦを受けると、図２に示すコントローラ２１０と同じ方法によって応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを計測し、応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを計測した後、データＤＡＲＴおよび時間長ｔｄを変調器２６０、ローパスフィルタ２７０、ミキサー２８０、増幅器２９０、選択器１２０およびアンテナ１１０を介して送信機１０へ送信する。
【０１５９】
この場合、データＤＡＲＴおよび時間長ｔｄは、受信機３０Ｂにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期して送信機１０へ送信される。
【０１６０】
送信機１０は、受信機３０ＢからデータＤＡＴＲおよび時間長ｔｄを受信するとともに、データＤＡＴＴの送信を終了してからデータＤＡＴＲを安定して受信し始めるまでの時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２（図１１参照）を計測する。そして、送信機１０は、自己が把握している受信機３０Ｂにおける応答時間を含む一定時間Ｔｆｉｘに受信した時間長ｔｄを加算し、その加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄを時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算する。
【０１６１】
この場合、図１１から明らかなように、Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＝Ｔｆｉｘ＋ｔｄであるので、時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄを減算すると、往復時間τ１＋τ２が得られる。
【０１６２】
従って、送信機１０は、時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄを減算することによって、送信機１０と受信機３０Ｂとの間の往復時間τ１＋τ２を演算する。
【０１６３】
その後、送信機１０は、実施の形態１において説明した方法により、送信機１０と受信機３０Ｂとの間の距離を演算する。
【０１６４】
なお、送信機１０が受信機３０Ｂから受信した時間長ｔｄを一定時間Ｔｆｉｘに加算し、その加算結果を時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算することは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致してときの受信機３０Ｂにおける応答時間（ＳＩＦＳ）に受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間（ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ）が一致するように、時間長ｔｄに基づいて、受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを含む一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆを調整し、その調整後の一定時間を時間τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２（＝トータル時間）から減算して往復時間τ１＋τ２を演算することに相当する。
【０１６５】
送信機１０がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期して計測した時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から往復時間τ１＋τ２を求める場合、送信機１０のコントローラ２１０は、受信機３０Ｂにおけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相ずれに相当する時間長ｔｄを時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算し、その減算結果τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２−ｔｄから更に一定時間Ｔｆｉｘを減算する。
【０１６６】
この場合、減算結果τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２−ｔｄは、次式のように変形できる。
【０１６７】
τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２−ｔｄ
＝τ１＋τ２＋（Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ−ｔｄ）
＝τ１＋τ２＋Ｔｆｉｘ・・・・・・・・・・・・（３）
式（３）において、受信機３０Ｂにおいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期して測定された応答時間（ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ）を含む一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆから時間長ｔｄを減算することは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致しているときの受信機３０Ｂにおける応答時間（ＳＩＦＳ）を含む一定時間Ｔｆｉｘを求めることに相当するので、一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆから時間長ｔｄを減算することは、「クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致してときの受信機３０Ｂにおける応答時間（ＳＩＦＳ）に受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間（ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ）が一致するように、時間長ｔｄに基づいて、受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを含む一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆを調整する」ことに相当する。
【０１６８】
そして、調整後の一定時間Ｔｆｉｘ＝Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ−ｔｄをトータル時間τ１＋τ２＋Ｔｆｉｘから減算すると、往復時間τ１＋τ２が得られる。
【０１６９】
従って、送信機１０が受信機３０Ｂから受信した時間長ｔｄを一定時間Ｔｆｉｘに加算し、その加算結果を時間τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算することは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致してときの受信機３０Ｂにおける応答時間（ＳＩＦＳ）に受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間（ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ）が一致するように、時間長ｔｄに基づいて、受信機３０Ｂにおいて計測された応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを含む一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆを調整し、その調整後の一定時間を時間τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２（＝トータル時間）から減算して往復時間τ１＋τ２を演算することに相当する。
【０１７０】
図１４は、実施の形態２における送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するための他のフローチャートである。図１４に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートのステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ５Ａを挿入し、ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ１０をそれぞれステップＳ７Ａ，Ｓ８Ａ，Ｓ１０Ａに代えたものであり、その他は、図５に示すフローチャートと同じである。
【０１７１】
受信機３０Ｂのキャリア検出器１８０Ｂは、データの受信を終了したことを検出すると（ステップＳ５）、上述した方法によって、送信機１０におけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相と受信機３０Ｂにおけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相との位相差θｄを検出し、その検出した位相差θｄをコントローラ２１０Ａへ出力するとともに、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０Ａへ出力する。
【０１７２】
コントローラ２１０Ａは、キャリア検出器１８０Ｂから信号ＤＥＴＦおよび位相差θｄを受信する。そして、コントローラ２１０Ａは、位相差θｄを時間長ｔｄ（＝θｄ／ω）に変換するとともに、信号ＤＥＴＦの受信に応じて１／Ｎ分周器２５０からの分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの成分個数を計測して応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ（図１１参照）を計測する。つまり、受信機３０Ｂは、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂに基づいて一定時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆだけ待機する（ステップＳ６）。
【０１７３】
一定時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆが経過すると、受信機３０Ｂのコントローラ２１０Ａは、データおよび時間長ｔｄを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。そして、変調器２６０は、データおよび時間長ｔｄを所定の変調周波数によって変調する。ローパスフィルタ２７０は、変調データの高周波ノイズを除去してベースバンド信号をミキサー２８０へ出力する。ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合して増幅器２９０へ出力する。つまり、ミキサー２８０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期させて増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、増幅器２９０の出力をアンテナ１１０を介して送信する。これにより、受信機３０Ｂから送信機１０へのデータおよび時間長ｔｄの送信が開始される（ステップＳ７Ａ）。
【０１７４】
その後、送信機１０のコントローラ２１０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続する。
【０１７５】
そして、送信機１０のアンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して受信したデータおよび時間長ｔｄを選択器１２０を介して増幅器１３０に供給する。増幅器１３０は、選択器１２０から供給されたデータおよび時間長ｔｄを増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０の出力とクロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０の出力から高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０へ出力する。
【０１７６】
復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡおよび時間長ｔｄをコントローラ２１０へ出力する。そして、コントローラ２１０は、復調器１６０から受けたデータＤＡＴＡに基づいて、上述した方法によってフレーム開始部ＳＦＤの終了位置を検出する。これにより、送信機１０は、受信機３０からのデータＤＡＴＡおよび時間長ｔｄを安定して受信し始める（ステップＳ８Ａ）。
【０１７７】
そして、送信機１０のコントローラ２１０は、実施の形態１において説明したステップＳ９を実行し、トータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２を演算する。
【０１７８】
送信機１０のコントローラ２１０は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２を演算すると、一定時間Ｔｆｉｘに時間長ｔｄを加算し、その加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄ（＝Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ）をトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算して往復時間τ１＋τ２を演算する。そして、コントローラ２１０は、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算して送信機１０と受信機３０Ｂとの間の通信距離を決定する（ステップＳ１０Ａ）。
【０１７９】
これにより、一連の動作は終了する。
【０１８０】
［送受信機間の距離を正確に計測する他の方法２］
この実施の形態２においては、送信機は、データを受信機へ送信し、受信機から受信したデータの位相と送信機において生成されたクロック信号の位相との位相差を検出し、その検出した位相差に基づいて、データが受信機との間で往復する往復時間を正確に計測するようにしてもよい。
【０１８１】
図１５は、実施の形態２による送信機の構成を示す概略ブロック図である。実施の形態２による送信機１０Ａは、図２に示す送信機１０のキャリア検出器１８０およびコントローラ２１０をそれぞれキャリア検出器１８０Ｃおよびコントローラ２１０Ｂに代えたものであり、その他は、送信機１０と同じである。
【０１８２】
キャリア検出器１８０Ｃは、ローパスフィルタ１５０からの受信データに基づいて、後述する方法によって送信機１０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相と受信機３０から受信した受信データの位相との位相差θｄを検出し、その検出した位相差θｄをコントローラ２１０Ｂへ出力する。キャリア検出器１８０Ｃは、その他は、キャリア検出器１８０と同じ機能を果たす。
【０１８３】
コントローラ２１０Ｂは、データＤＡＴＴの送信を終了したタイミングｔ１からデータＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミングｔ１０までのトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２（図１１参照）を計測するとともに、キャリア検出器１８０Ｃから受けた位相差θｄを時間長ｔｄ（＝θｄ／ω）に変換する。
【０１８４】
そして、コントローラ２１０Ｂは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致しているときの一定時間Ｔｆｉｘに時間長ｔｄを加算し、その加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄ（＝Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ）をトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算して受信機３０との間でデータが往復する往復時間τ１＋τ２を演算する。その後、コントローラ２１０Ｂは、往復時間τ１＋τ２に基づいて、コントローラ２１０と同じ方法によって受信機３０までの距離を演算する。
【０１８５】
なお、送信機１０Ａのコントローラ２１０Ｂが受信機３０から受信した時間長ｔｄを一定時間Ｔｆｉｘに加算し、その加算結果をトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算することは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に一致してときの受信機３０における応答時間（ＳＩＦＳ）に受信機３０において計測された応答時間（ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆ）が一致するように、時間長ｔｄに基づいて、受信機３０において計測された応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆを含む一定時間Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆを調整し、その調整後の一定時間を時間τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２（＝トータル時間）から減算して往復時間τ１＋τ２を演算することに相当する。その理由は、［送受信機間のの距離を正確に計測する他の方法１］において説明したとおりである。
【０１８６】
図１６は、図１５に示すキャリア検出器１８０Ｃにおける位相差θｄを検出する方法を説明するための図である。受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相が送信機１０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相とずれているために、受信機３０が受信した受信データＤＡＲＲの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相とずれた場合（図１６の（ａ）参照）、送信機１０Ａにおいて受信データＤＡＴＲを安定して受信し始めるタイミング（ＳＦＤの終了位置）ｔ＿ＳＦＤは、送信機１０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期したサンプリングタイミングとずれる。
【０１８７】
受信機３０における位相差θｄ１が反映された応答時間ＳＩＦＳ＿ｄｉｆｆが受信機３０において計測され、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに対して位相がずれたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期してデータが受信機３０から送信機１０Ａへ送信されるからである。
【０１８８】
その結果、タイミングｔ＿ＳＦＤは、サンプリングタイミングＳＴ２で検出され、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相に対してずれていない場合に比べ、位相差θｄ１に相当する時間ｔｄ（＝θｄ／ω）だけ遅れる。
【０１８９】
そこで、送信機１０Ａのキャリア検出器１８０Ｃは、位相差θｄ１をキャリア検出器１８０Ａと同じ方法によって検出する。そして、キャリア検出器１８０Ｃは、その検出した位相差θｄをコントローラ２１０Ｂへ出力する。
【０１９０】
これによって、受信機３０側で位相ずれを調整しなくても、送信機１０Ａにおいて受信機３０におけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相ずれを調整して受信機３０との距離を正確に計測できる。
【０１９１】
図１７は、実施の形態２における送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するための更に他のフローチャートである。図１７に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートのステップＳ１０をステップＳ９Ａ，Ｓ１０Ａに代えたものであり、その他は、図５に示すフローチャートと同じである。
【０１９２】
送信機１０Ａのコントローラ２１０Ｂは、データＤＡＴＴの送信を終了したタイミングｔ１からデータＤＡＴＲを安定して受信し始めたタイミングｔ１０までのトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２（図１１参照）を計測する（ステップＳ９）。そして、キャリア検出器１８０Ｃは、上述した方法によって、送信機１０Ａにおいて生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相と受信機３０からの受信データを安定して受信し始めるタイミングとの位相差θｄを検出し、その検出した位相差θｄをコントローラ２１０Ｂへ出力する。
【０１９３】
コントローラ２１０Ｂは、位相差θｄを時間長ｔｄ（＝θｄ／ω）に変換する（ステップＳ９Ａ）。そして、コントローラ２１０Ｂは、一定時間Ｔｆｉｘに時間長ｔｄを加算し、その加算結果Ｔｆｉｘ＋ｔｄ（＝Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ）をトータル時間Ｔｔｏｔａｌ＿ｄｉｆｆ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＿ｄｉｆｆ＋τ２から減算して往復時間τ１＋τ２を演算する。その後、コントローラ２１０Ｂは、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算して送信機１０Ａと受信機３０との間の通信距離を決定する（ステップＳ１０Ａ）。
【０１９４】
これにより、一連の動作は終了する。
【０１９５】
なお、実施の形態２におけるデータの変調方式は、ＱＰＳＫに限らず、ＣＣＫ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｃｏｄｅ  Ｋｅｙｉｎｇ）およびＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等であってもよい。
【０１９６】
上述したように、実施の形態２においては、受信機において生成されたクロック信号の位相が送信機において生成されたクロック信号の位相に対してずれたことに起因して発生するデータの位相とサンプリングタイミングとの位相差を検出し、その検出した位相差に基づいて、受信機におけるクロック信号の位相を調整し、またはデータが受信機へ送信されてから送信機によって受信されるまでのトータル時間を調整してデータが送信機と受信機との間で往復する往復時間を正確に計測することを特徴とする。
【０１９７】
この特徴により、送信機において生成されたクロック信号の位相に対して受信機において生成されたクロック信号の位相がずれても、送信機と受信機との間の距離を正確に計測できる。
【０１９８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
この発明は、２つの通信端末間の通信距離を正確に測定可能な通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】この発明の実施の形態１による通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す送信機の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】送信データ及び受信データのタイミングチャートである。
【図４】送信機が受信機からのデータを安定して受信し始めるタイミングを検出する方法を説明するための図である。
【図５】送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】通信の空き時間と通信距離との関係を示す図である。
【図７】送信機が生成したクロック信号の位相に対して受信機が生成したクロック信号の位相がずれている場合の受信信号のサンプリングタイミングの変化を示す図である。
【図８】実施の形態２による受信機の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】送信機において生成されたクロック信号の位相に対する受信機において生成されたクロック信号の位相差を検出する方法を説明するための図である。
【図１０】ＱＰＳＫによって変調されたデータの信号空間図である。
【図１１】送信データ及び受信データの他のタイミングチャートである。
【図１２】実施の形態２における送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施の形態２による受信機の構成を示す他の概略ブロック図である。
【図１４】実施の形態２における送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１５】実施の形態２による送信機の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】図１５に示すキャリア検出器における位相差を検出する方法を説明するための図である。
【図１７】実施の形態２における送信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するための更に他のフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０１】
１０，１０Ａ  送信機、２０  無線通信空間、３０，３０Ａ，３０Ｂ  受信機、１００  通信システム、１１０  アンテナ、１２０，２４０  選択器、１２１，１２２，２４１，２４２  端子、１２３，２４３  スイッチ、１３０，２９０  増幅器、１４０，２８０  ミキサー、１５０，２７０  ローパスフィルタ、１６０  復調器、１７０  クロック調整器、１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ，１８０Ｃ  キャリア検出器、１９０  Ａ／Ｄ変換器、２００  カウンタ、２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ  コントローラ、２２０  水晶発振器、２３０  クロック発生器、２５０，２５０Ａ  １／Ｎ分周器、２６０  変調器。
【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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