(57)【要約】【課題】マルチパス環境下での通信品質の劣化を防止して高速通信を可能とする超広帯域無線通信装置を提供する。【解決手段】順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成部２と、周波数データで指定される周波数のパルスを生成するパルス生成部３と、パルス生成部からのパルスを用いて入力信号を変調する信号変調部４と、変調された信号を電波に変換して送信する信号送信部５と、送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する信号受信部６と、信号受信部からの信号に対して線形予測解析を行う線形予測解析部７と、送信側周波数生成部と同じ周波数データを生成する受信側周波数生成部８と、線形予測解析部からの解析結果から、受信側周波数生成部からの周波数データで指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出部９と、抽出された直接波成分を復調する信号復調部１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成部と、
前記送信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成部と、
外部からの入力信号を、前記パルス生成部からのパルスを用いて変調する信号変調部と、
前記信号変調部からの変調された信号を電波に変換して送信する信号送信部と、
前記信号送信部から送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する信号受信部と、
前記信号受信部からの信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析部と、
前記送信側周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成部と、
前記線形予測解析部から送られてくる直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、
前記直接波成分抽出部で抽出された直接波成分を復調する信号復調部と、
を備えたことを特徴とする超広帯域無線通信装置。
【請求項２】
前記送信側周波数生成部は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項１記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項３】
前記送信側周波数生成部は、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項１記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項４】
前記送信側周波数生成部は、
前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１およびｆ２を設定する送信側ｆ１，ｆ２設定部と、
前記送信側ｆ１，ｆ２設定部で設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成部とを備え、
前記受信側周波数生成部は、
前記送信側ｆ１，ｆ２設定部で設定される周波数ｆ１およびｆ２と同じ周波数ｆ１およびｆ２を設定する受信側ｆ１，ｆ２設定部と、
前記受信側ｆ１，ｆ２設定部で設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき前記送信側準周期周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項３記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項５】
前記送信側周波数生成部と前記受信側周波数生成部とは、同期して動作することを特徴とする請求項２または請求項３記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項６】
前記信号変調部は、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成部からの正弦波パルスの位相を０度または１８０度に変化させる変調を行うことを特徴とする請求項２または請求項３記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項７】
順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成ステップと、
前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成ステップと、
外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成されたパルスを用いて変調する変調ステップと、
前記変調ステップで変調された信号を電波に変換して送信する送信ステップと、
前記送信ステップで送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する受信ステップと、
前記受信ステップで得られた信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析ステップと、
前記送信側周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成ステップと、
前記線形予測解析ステップで分離された直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出ステップと、
前記直接波成分抽出ステップで抽出された直接波成分を復調する復調ステップ
とを備えたことを特徴とする超広帯域無線通信方法。
【請求項８】
前記送信側周波数生成ステップは、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成ステップは、前記周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項７記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項９】
前記送信側周波数生成ステップは、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、
前記パルス生成ステップは、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、
前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする請求項７記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１０】
前記送信側周波数生成ステップは、
前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１およびｆ２を設定する送信側ｆ１，ｆ２設定ステップと、
前記送信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成ステップとを備え、
前記受信側周波数生成ステップは、
前記送信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定される周波数ｆ１およびｆ２と同じ周波数ｆ１およびｆ２を設定する受信側ｆ１，ｆ２設定ステップと、
前記受信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき前記送信側準周期周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項９記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１１】
前記送信側周波数生成ステップと前記受信側周波数生成ステップとは、同期して動作することを特徴とする請求項８または請求項９記載の超広帯域無線通信方法。
【請求項１２】
前記変調ステップは、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスの位相を０度または１８０度に変化させる変調を行うことを特徴とする請求項８または請求項９記載の超広帯域無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広帯域無線通信（以下、「ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信」という。）を行うための超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法に関し、特に通信時のマルチパスを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信の方式のひとつとして、ＵＷＢ通信が知られている。このＵＷＢ通信では、データを、例えば３〜１０ＧＨｚの周波数を用いて、帯域幅を２ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信が行われる。各周波数帯におけるデータの送信はノイズ程度の微弱な電波を使用して行われるため、同じ周波数帯を使用する無線機器と混信することがなく、消費電力も極めて少ないという特長を有する。
【０００３】
ところで、一般に、無線通信ではマルチパスの影響を受けることは避けられず、ＵＷＢ通信においても例外ではない。このようなマルチパスを抑制するための技術として、マルチパス成分が直交する特徴を利用し、相関を計算することによりマルチパス成分を抽出し、そのマルチパス成分を打ち消すことが行われている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、相関の計算には膨大な計算量が必要であり実時間性に乏しいので、通信に好適とはいえない。
【非特許文献１】松本知子、辻宏之、若菜弘充、大森慎悟、河野隆二、「ＵＷＢ無線通信のための直交波形を用いたSuper-Orthogonal畳み込符号化に関する一検討」  ２００５年  電子情報通信学会総合大会  Ａ−５−１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなＵＷＢ通信において、マルチパスによる通信品質の低下を防ぐ方法として、信号パルス間隔を大きく開けてガードタイムを取る方法および信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る方法とがある。
【０００５】
信号パルス間隔を大きく開けてガードタイムを取る方法では、通信速度の上限がガードタイムで決まってしまい、通信速度の向上を図れないという問題がある。また、信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る方法では、パルス波形が複雑なためにパルス送受信のための装置構成が複雑になり、単純な波形と簡易な送受信系により高速通信を実現するというＵＷＢ通信の本来のメリットが活かせなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、マルチパス環境下での通信品質の劣化を防止して高速通信を可能とする超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。請求項１の発明の超広帯域無線通信装置は、順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成部と、前記送信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成部と、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からのパルスを用いて変調する信号変調部と、前記信号変調部からの変調された信号を電波に変換して送信する信号送信部と、前記信号送信部から送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する信号受信部と、前記信号受信部からの信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析部と、前記送信側周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成部と、前記線形予測解析部から送られてくる直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成部からの周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、前記直接波成分抽出部で抽出された直接波成分を復調する信号復調部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成部は、前記送信側周波数生成部で生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記信号変調部は、外部からの入力信号を、前記パルス生成部からの正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部は、前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１およびｆ２を設定する送信側ｆ１，ｆ２設定部と、前記送信側ｆ１，ｆ２設定部で設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成部とを備え、
前記受信側周波数生成部は、前記送信側ｆ１，ｆ２設定部で設定される周波数ｆ１およびｆ２と同じ周波数ｆ１およびｆ２を設定する受信側ｆ１，ｆ２設定部と、前記受信側ｆ１，ｆ２設定部で設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき前記送信側準周期周波数生成部で生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２または請求項３記載の超広帯域無線通信装置において、前記送信側周波数生成部と前記受信側周波数生成部とは、同期して動作することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項２または請求項３記載の超広帯域無線通信装置において、前記信号変調部は、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成部からの正弦波パルスの位相を０度または１８０度に変化させる変調を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明の超広帯域無線通信方法は、順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側周波数生成ステップと、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有するパルスを生成するパルス生成ステップと、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成されたパルスを用いて変調する変調ステップと、前記変調ステップで変調された信号を電波に変換して送信する送信ステップと、前記送信ステップで送信された電波の直接波およびマルチパス波を受信して電気信号に変換する受信ステップと、前記受信ステップで得られた信号に対して線形予測解析を行うことにより直接波成分とマルチパス成分とを分離する線形予測解析ステップと、前記送信側周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側周波数生成ステップと、前記線形予測解析ステップで分離された直接波成分およびマルチパス成分の中から前記受信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する直接波成分を抽出する直接波成分抽出ステップと、前記直接波成分抽出ステップで抽出された直接波成分を復調する復調ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成ステップは、前記周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項７記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、無限の周期に近い準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、前記パルス生成ステップは、前記送信側周波数生成ステップで生成された周波数データによって指定される周波数を有する正弦波パルスを生成し、前記変調ステップは、外部からの入力信号を、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスを用いて変調することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップは、前記準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１およびｆ２を設定する送信側ｆ１，ｆ２設定ステップと、
前記送信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する送信側準周期周波数生成ステップとを備え、前記受信側周波数生成ステップは、前記送信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定される周波数ｆ１およびｆ２と同じ周波数ｆ１およびｆ２を設定する受信側ｆ１，ｆ２設定ステップと、前記受信側ｆ１，ｆ２設定ステップで設定された周波数ｆ１およびｆ２に基づき前記送信側準周期周波数生成ステップで生成される周波数データと同じ周波数データを生成する受信側準周期周波数生成ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項８または請求項９記載の超広帯域無線通信方法において、前記送信側周波数生成ステップと前記受信側周波数生成ステップとは、同期して動作することを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項８または請求項９記載の超広帯域無線通信方法において、前記変調ステップは、外部からの入力信号の値に応じて、前記パルス生成ステップで生成された正弦波パルスの位相を０度または１８０度に変化させる変調を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る超広帯域無線通信装置および超広帯域無線通信方法によれば、信号成分とマルチパス成分との分離に線形予測法を用いるように構成したので、単純な波形と簡易な送受信系を用いた上で、ガードタイムを最小限に縮めることができ、マルチパス環境下での通信品質の劣化を防止して高速通信が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る超広帯域無線通信装置（以下、「ＵＷＢ通信装置」という）の構成を示すブロック図である。このＵＷＢ通信装置は、送信機として機能する送信側周期周波数生成部２、正弦波パルス生成部３、信号変調部４および信号送信部５と、受信機として機能する信号受信部６、線形予測解析部７、受信側周期周波数生成部８、直接波成分抽出部９および信号復調部１０とから構成されている。
【００２２】
送信側周期周波数生成部２は、本発明の送信側周波数生成部に対応し、例えば５周期や１０周期といった有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する。具体的には、送信側周期周波数生成部２は、下式（１）に従って、周波数データを生成する。
【数１】
2006345189.tif 000003
【００２３】
ここで、ｎｍｏｄＮは、パルス番号ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）を周期Ｎで除した余りを表す。これにより、周期Ｎで順次変化する周波数が得られる。この送信側周期周波数生成部２で生成された周波数データは、正弦波パルス生成部３に送られる。
【００２４】
正弦波パルス生成部３は、本発明のパルス生成部に対応し、送信側周期周波数生成部２から送られてくる周波数データによって指示される周波数を有する正弦波パルス（正弦波一周期の有限時間波形）を生成する。この正弦波パルス生成部３で生成された正弦波パルスは、信号変調部４に送られる。
【００２５】
信号変調部４は、外部から、「１」と「０」とのビット列からなる時系列データとして送られてくる入力信号を、正弦波パルス生成部３から送られてくる正弦波パルスに基づいて、例えばバイフェーズ変調（bi-phase modulation）する。詳しくは、信号変調部４は、入力信号の「１」に対しては、図２（ａ）に示すような、正相信号である０度信号（ｓｉｎｗｔ）を用い、入力信号の「０」に対しては、図２（ｂ）に示すような、逆相信号である１８０度信号（−ｓｉｎｗｔ）を用いて変調し、送信信号として信号送信部５に送る。
【００２６】
信号送信部５は、例えばアンテナから構成されており、信号変調部４から送られてくる送信信号を電波に変換して送信する。したがって、この信号送信部５からは、図３（ａ）に示すように、時間の経過に従って周波数が順次変化する正弦波パルス、つまり信号成分ｆ1、ｆ2、ｆ3、・・・が順次送信される。
【００２７】
信号受信部６は、例えばアンテナから構成されており、信号送信部５から送信された正弦波パルスの直接波、つまり信号成分ｆ1、ｆ2、ｆ3、・・・が順次受信されるとともに、各直接波から若干遅れてマルチパス波、つまりマルチパス成分ｒ1、ｒ2、ｒ3、・・・が順次受信される。この信号受信部６で受信された信号成分ｆ1、ｆ2、ｆ3、・・・およびマルチパス成分ｒ1、ｒ2、ｒ3、・・・を含む信号は、受信信号として線形予測解析部７に送られる。
【００２８】
線形予測解析部７は、信号受信部６から送られてくる受信信号に対し、線形予測（ＬＰＣ：Linear Predictive Coding）解析方法を用いて線形予測解析を行い、周波数成分毎に、信号成分とマルチパス成分とを分離する。以下、線形予測解析部７で行われる線形予測解析方法を説明する。
【００２９】
線形予測解析方法では、電気信号などの時系列データ｛ｘ（ｎ）：ｎ＝０，１，２，・・・，Ｗ｝に対し、以下の線形予測フィルタを考える。
【数２】
2006345189.tif 000004
【００３０】
ここで、ａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）は予測係数と呼ばれる。この式（２）で用いられている考え方は多変量解析などで行われる回帰分析手法と同様であり、過去の時系列データからある時刻の時系列データを予測するものである。なお、Ｋは予測係数の項数または次数である。
【００３１】
このとき、未知の予測係数を求めるために、時系列データとその予測値との差を以下のように定義する。
【数３】
2006345189.tif 000005
【００３２】
未知の予測係数であるａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を求めるには、式（３）による計算結果が最小となるよう、以下のノルムＩxを最小にするように決定することに帰着する。
【数４】
2006345189.tif 000006
【００３３】
ここで、以下に示すａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の複素共役によるノルムＩxの変分操作により、
【数５】
2006345189.tif 000007
【００３４】
未知の予測係数ａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）に関する連立一次方程式が導出される。この連立一次方程式を解くことにより、未知の予測係数ａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を決定することができる。
【００３５】
予測係数ａk（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を係数とする多項式
【数６】
2006345189.tif 000008
【００３６】
を因数分解することにより得られる式
【数７】
2006345189.tif 000009
【００３７】
の中でＦkとして表されるのが複素周波数であり、Ｆkを実部と虚部に分けて、
【数８】
2006345189.tif 000010
【００３８】
と表現するものとする。
【００３９】
このようにして得られる複素周波数のうち、実部ｆkが直接波の周波数と同じもの（直接波に用いる周波数の変化の順番は送信側と受信側とで同期されている）が直接波成分であり、その他のものがマルチパス成分である。以上のように、直接波成分とマルチパス成分とを分離することができる。この線形予測解析部７における解析結果は、直接波成分抽出部９に送られる。
【００４０】
受信側周期周波数生成部８の構成および動作は、上述した送信側周期周波数生成部２のそれらと同じであり、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、直接波成分抽出部９に送る。
【００４１】
受信側周期周波数生成部８は、送信側周期周波数生成部２と同期して動作するように制御される。この同期方法としては、周知の方法を用いることができる。例えば、通信を開始する前に、従来のＵＷＢ通信方法（詳細な説明は省略する）を用いて、受信側周期周波数生成部８と送信側周期周波数生成部２との間でネゴシエーションを行って同期させる方法を用いることができる。
【００４２】
直接波成分抽出部９は、線形予測解析部７から送られてくる解析結果と、受信側周期周波数生成部８から送られてくる周波数データとに基づき、直接波成分を抽出する。
【００４３】
すなわち、図４の複素周波数平面上に示すように、線形予測解析部７から解析結果として送られてくる複素周波数ｐ1〜ｐ4のうち、実部が、受信側周期周波数生成部８から送られてくる周波数データによって指定される周波数に一致するもの、つまりｐ1、ｐ3、ｐ4の中の１つが直接波成分として抽出される。この場合、抽出されたもの以外は、マルチパス成分とみなされる。この直接波成分抽出部９で抽出された直接波成分は、信号復調部１０に送られる。
【００４４】
信号復調部１０は、直接波成分抽出部９から送られてくる直接波成分が０度信号である場合は「１」、１８０度信号である場合は「０」を出力することにより復調を行う。この信号復調部１０で復調された信号が、出力信号として外部に送られる。
【００４５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置の動作を図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
通信が開始されると、まず、送信側と受信側との同期化が行われる（ステップＳ１１およびＳ２１）。具体的には、例えば、従来のＵＷＢ通信方法を用いて受信側周期周波数生成部８と送信側周期周波数生成部２との間でネゴシエーションを行って、これらが同期して動作するように制御される。
【００４７】
上記同期化が終了すると、次いで、送信側では、周波数データが生成される（ステップＳ１２）。すなわち、送信側周期周波数生成部２は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、正弦波パルス生成部３に送る。次いで、正弦波パルスが生成される（ステップＳ１３）。すなわち、正弦波パルス生成部３は、送信側周期周波数生成部２から送られてくる周波数データによって指示される周波数を有する正弦波パルスを生成し、信号変調部４に送る。
【００４８】
次いで、変調が行われる（ステップＳ１４）。具体的には、信号変調部４は、外部から送られてくる入力信号を、正弦波パルス生成部３から送られてくる正弦波パルスに基づいて、例えばバイフェーズ変調し、この変調した結果を送信信号として信号送信部５に送る。次いで、送信が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、信号送信部５は、信号変調部４から送られてくる送信信号を電波に変換して送信する。
【００４９】
受信側では、上述した同期化が終了すると、周波数データが生成される（ステップＳ２２）。すなわち、受信側周期周波数生成部８は、有限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データ、つまり送信側周期周波数生成部２で生成される周波数データと同じ周波数データを生成し、直接波成分抽出部９に送る。その後、受信を待つ待機状態に入る。この待機状態で、送信側から電波が送信されると、受信が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、信号受信部６は、信号送信部５から送信された正弦波パルスの直接波およびマルチパス波を受信し、信号成分ｆ1、ｆ2、ｆ3、・・・およびマルチパス成分ｒ1、ｒ2、ｒ3、・・・を含む信号を、受信信号として線形予測解析部７に送る。
【００５０】
次いで、線形予測解析が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、線形予測解析部７は、信号受信部６から送られてくる受信信号に対して線形予測解析方法を用いて線形予測解析を行う。次いで、直接波抽出が行われる（ステップＳ２５）。すなわち、直接波成分抽出部９は、線形予測解析部７から送られてくる解析結果と、受信側周期周波数生成部８から送られてくる周波数データとに基づき、直接波成分を抽出し、信号復調部１０に送る。
【００５１】
次いで、復調が行われる（ステップＳ２６）。すなわち、信号復調部１０は、直接波成分抽出部９から送られてくる直接波成分が０度信号である場合は「１」を出力し、１８０度信号である場合は「０」を出力する復調を行い、この復調の結果を、出力信号として外部に送る。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置によれば、信号成分とマルチパス成分との分離に線形予測解析法を用いて直接波成分を抽出することによりマルチパス成分を抑制するように構成したので、ガードタイムを大きく取る必要がない。その結果、ガードタイムを最小限に縮めることができるので、マルチパス環境下での高速通信が可能になる。
【００５３】
また、情報を送信するために１周期の正弦波パルスを用いるように構成したので、信号パルスの形状をパルスごとに直交するような波形に取る必要がなく、パルス波形が簡単であるので、パルス送受信のための構成が簡単になる。
【実施例２】
【００５４】
図６は、本発明の実施例２に係るＵＷＢ通信装置の構成を示すブロック図である。このＵＷＢ通信装置は、送信機として機能する送信側ｆ１，ｆ２設定部２１、送信側準周期周波数生成部２２、正弦波パルス生成部３、信号変調部４および信号送信部５と、受信機として機能する信号受信部６、線形予測解析部７、受信側ｆ１，ｆ２設定部３１、受信側準周期周波数生成部３２、直接波成分抽出部９および信号復調部１０とから構成されている。
【００５５】
この実施例２に係るＵＷＢ通信装置は、図１に示した実施例１に係るＵＷＢ通信装置の送信側周期周波数生成部２が送信側ｆ１，ｆ２設定部２１および送信側準周期周波数生成部２２に置き換えられるとともに、受信側周期周波数生成部８が受信側ｆ１，ｆ２設定部３１および受信側準周期周波数生成部３２に置き換えられて構成されている。したがって、以下では、実施例１に係るＵＷＢ通信装置と同一の構成部分には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００５６】
送信側ｆ１，ｆ２設定部２１は、準周期（後述する）で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１，ｆ２を設定する。この送信側ｆ１，ｆ２設定部２１で設定された周波数ｆ１，ｆ２は、送信側準周期周波数生成部２２に送られる。
【００５７】
送信側準周期周波数生成部２２は、送信側ｆ１，ｆ２設定部２１で設定された周波数ｆ１，ｆ２に基づいて、無限の周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成する。
【００５８】
なお、現実的にはハードウェア技術の制約により、実装上は、無限の周期の代わりに、１万周期や１億周期といった非常に長い周期である準周期が使用される。具体的には、送信側準周期周波数生成部２２は、下式（７）に従って、周波数データを生成する。
【数９】
2006345189.tif 000011
【００５９】
ここで、Ｑは有理数、ｆ1およびｆ2は周波数、ｔは時間、ｗ（ｔ）は周波数の時間変化、Ｃは定数である。この送信側準周期周波数生成部２２で生成された周波数データは、正弦波パルス生成部３に送られる。なお、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データは、例えば擬似乱数を用いて生成することもできる。
【００６０】
受信側ｆ１，ｆ２設定部３１の構成および動作は、上述した送信側ｆ１，ｆ２設定部２１のそれらと同じであり、準周期で順次変化する周波数を生成するために使用される周波数ｆ１，ｆ２を設定する。この受信側ｆ１，ｆ２設定部２１で設定された周波数ｆ１，ｆ２は、受信側準周期周波数生成部３２に送られる。
【００６１】
受信側準周期周波数生成部３２の構成および動作は、上述した送信側準周期周波数生成部２２のそれらと同じであり、受信側ｆ１，ｆ２設定部３１で設定された周波数ｆ１，ｆ２に基づいて、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、直接波成分抽出部９に送る。この受信側準周期周波数生成部３２は、送信側準周期周波数生成部２２と同期して動作するように制御される。この同期方法としては、上述した周知の方法を用いることができる。
【００６２】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係るＵＷＢ通信装置の動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５のフローチャートに示した実施例１に係るＵＷＢ通信装置における処理と同一の処理を行うステップには、実施例１と同じ符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００６３】
通信の開始に先立って、まず、受信側と送信側に周波数ｆ１，ｆ２が設定される（ステップＳ１０およびＳ２０）。すなわち、ユーザによって送信側ｆ１，ｆ２設定部２１を用いて設定された周波数ｆ１，ｆ２が、送信側準周期周波数生成部２２に送られる。同様に、ユーザによって受信側ｆ１，ｆ２設定部３１を用いて設定された周波数ｆ１，ｆ２が、受信側準周期周波数生成部３２に送られる。
【００６４】
次いで、上述した実施例１に係るＵＷＢ通信装置と同様に、送信側と受信側との同期化が行われる（ステップＳ１１およびＳ２１）。その後、受信側では、周波数データが生成される（ステップＳ１２）。
【００６５】
すなわち、送信側準周期周波数生成部２２は、送信側ｆ１，ｆ２設定部２１から送られてくる周波数ｆ１，ｆ２に基づき、上述した式（７）に従って、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データを生成し、正弦波パルス生成部３に送る。以下の処理は実施例１の場合と同じである。
【００６６】
一方、受信側では、周波数データが生成される（ステップＳ２２）。すなわち、受信側準周期周波数生成部３２は、受信側ｆ１，ｆ２設定部３１から送られてくる周波数ｆ１，ｆ２に基づき、上述した式（７）に従って、準周期で順次変化する周波数を指定する周波数データ、つまり送信側準周期周波数生成部２２で生成される周波数データと同じ周波数データを生成し、直接波成分抽出部９に送る。その後、受信を待つ待機状態に入る。以下の処理は実施例１の場合と同じである。
【００６７】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置によれば、実施例１に係るＵＷＢ通信装置と同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、マルチパス環境下での高速通信を可能とするＵＳＢ通信に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置において行われる変調を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置において送受信される信号成分およびマルチパス成分の周波数と時間の関係を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置の直接波成分抽出部の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係るＵＷＢ通信装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係るＵＷＢ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係るＵＷＢ通信装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
２  送信側周期周波数生成部
３  正弦波パルス生成部
４  信号変調部
５  信号送信部
６  信号受信部
７  線形予測解析部
８  受信側周期周波数生成部
９  直接波成分抽出部
１０  信号復調部
２１  送信側ｆ１,ｆ２設定部
２２  送信側準周期周波数生成部
３１  受信側ｆ１,ｆ２設定部
３２  受信側準周期周波数生成部
【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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